Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronmotor-Steuervorrichtung, die mit einem elektrischen Leistungswandlungsmittel ausgestattet ist, das einen Synchronmotor antreibt.The present invention relates to a synchronous motor control apparatus equipped with electric power conversion means that drives a synchronous motor.
Stand der TechnikState of the art
Falls ein Synchronmotor mit einem Permanentmagneten, als Magnetfeldmagnet, gesteuert wird durch eine Synchronmotor-Steuervorrichtung mit einem elektrischen Leistungswandlungsmittel, wie zum Beispiel einem Inverter, verursacht, wie wohl bekannt ist, ein Temperaturanstieg aufgrund einer Energiezuführung der Ankerwicklung eines Synchronmotors, ein Eisenverlust in dem Synchronmotor selbst oder dergleichen, ein sogenanntes ”Demagnetisierungs”-Phänomen, in dem die Intensität der Magnetisierung des Magnetfeld-Permanentmagneten, das heißt der magnetische Fluss, reduziert wird; wenn weiterhin die erlaubte Temperatur überstiegen wird, wird ein sogenanntes ”irreversibles Demagnetisierungs”-Phänomen verursacht, bei dem, sogar wenn die Temperatur auf die Normaltemperatur fällt, der Magnetfluss nicht in den Zustand zurückkehrt zu der Zeit, bevor die Demagnetisierung verursacht wurde. Dementsprechend ist es nötig, dass, wenn ein Synchronmotor mit einem Permanentmagnet als Magnetfeldmagnet gesteuert wird, wenigstens die Temperatur des Permanentmagneten auf eine Temperatur niedriger als die erlaubte Temperatur gedrückt wird, bei der eine reversible Demagnetisierung verursacht wird. Aufgrund eines durch die Struktur des Synchronmotors verursachten Platzproblems, eines Falls, der die Außenseite des Synchronmotors schützt, oder dergleichen, ist es jedoch schwierig, eine Temperatur-Erfassungsvorrichtung an dem Permanentmagneten direkt anzubringen; dementsprechend wird eine Technologie benötigt zum indirekten Messen oder Abschätzen der Temperatur des Permanentmagneten oder der magnetischen Fluss betreffend die Temperatur des Permanentmagneten mit einem geeigneten Verfahren.If a synchronous motor having a permanent magnet, as a magnetic field magnet, is controlled by a synchronous motor control device having an electric power conversion means such as an inverter, as is well known, a temperature rise due to energization of the armature winding of a synchronous motor causes iron loss in the synchronous motor itself or the like, a so-called "Demagnetisierungs" phenomenon in which the intensity of the magnetization of the magnetic field permanent magnet, that is, the magnetic flux is reduced; Further, if the allowable temperature is exceeded, a so-called "irreversible demagnetization" phenomenon is caused, in which even if the temperature falls to the normal temperature, the magnetic flux does not return to the state at the time before the demagnetization was caused. Accordingly, when a synchronous motor is controlled with a permanent magnet as the magnetic field magnet, it is necessary that at least the temperature of the permanent magnet be suppressed to a temperature lower than the allowable temperature at which reversible demagnetization is caused. However, due to a space problem caused by the structure of the synchronous motor, a case protecting the outside of the synchronous motor or the like, it is difficult to directly attach a temperature detecting device to the permanent magnet; Accordingly, technology is needed for indirectly measuring or estimating the temperature of the permanent magnet or the magnetic flux relating to the temperature of the permanent magnet by a suitable method.
Als ein Beispiel einer Synchronmotor-Steuervorrichtung, die diese Probleme löst, gibt es eine konventionelle Vorrichtung (siehe zum Beispiel Patentdokument 1), in der, basierend auf Informationspunkten über den Strom, die Temperatur und die Rotationsgeschwindigkeit, die erhalten werden von einem Stromsensor, der den zwischen dem Inverter und der Ankerwicklung auszutauschenden Strom erfasst, einen Temperatursensor, der die Temperatur der Ankerwicklung erfasst, um den Widerstandswert der Ankerwicklung zu korrigieren, bzw. einem Magnetpol-Positionssensor, der die Magnetpolposition des Magnetfeldmagneten erfasst, der Magnetfluss, der von den Magnetfeld-Permanentmagneten abweicht und mit der Ankerwicklung verbunden ist, erhalten wird durch eine Magnetfeld-Beobachtungsvorrichtung, die aus einem Modell des Synchronmotors (elektrischer Rotationsmotor) und einem Proportionsintegrator besteht. Als ein weiteres Beispiel einer ähnlichen Steuervorrichtung gibt es eine konventionelle Vorrichtung (siehe zum Beispiel Patentdokument 2), die ein Mittel aufweist zum Erfassen des Werts eines Phasendifferenzwinkels δ zwischen der von dem Permanentmagneten erzeugten Induktionsspannung und der Anschlussspannung und die eine Magnettemperatur-Information ausgibt mit Bezug auf den Phasendifferenzwinkels δ bei einer Referenztemperatur und den erfassten Phasendifferenzwinkel δ und basierend auf einer Magnettemperaturtabelle.As an example of a synchronous motor control device that solves these problems, there is a conventional device (see, for example, Patent Document 1), in which, based on information points about the current, the temperature and the rotation speed, which are obtained from a current sensor detecting the current to be exchanged between the inverter and the armature winding, a temperature sensor detecting the temperature of the armature winding to correct the resistance value of the armature winding, and a magnetic pole position sensor detecting the magnetic pole position of the magnetic field magnet, the magnetic flux coming from the magnetic field Permanent magnet deviates and is connected to the armature winding is obtained by a magnetic field observing device, which consists of a model of the synchronous motor (rotary electric motor) and a proportion integrator. As another example of a similar control device, there is a conventional device (see, for example, Patent Document 2) having means for detecting with reference to the value of a phase difference angle δ between the induction voltage generated by the permanent magnet and the terminal voltage and outputting a magnet temperature information on the phase difference angle δ at a reference temperature and the detected phase difference angle δ and based on a magnet temperature table.
Als ein weiteres Beispiel der ähnlichen Steuervorrichtung gibt es eine konventionelle Vorrichtung (siehe zum Beispiel Patentdokument 3), in der bei der Steuerung, die eine Rotations-Zwei-Achsen-(d-q-Achsen)Koordinatentransformation nutzt, ein q-Achsen-Spannungsbetriebsbetrag zu der Zeit, wenn keine Demagnetisierung in einem Permanentmagneten verursacht wird, als Abbildung gehalten wird und dann ein Demagnetisierungsbetrag berechnet wird, basierend auf einem q-Achsen-Spannungsbetriebsbetrag, der die Ausgabe der PI-Steuereinheit ist zu der Zeit, wenn ein Synchronmotor in der stromgesteuerten durch Proportional-Integral-(PI)-Steuerung ist, dem in der Abbildung gehaltenen q-Achsen-Spannungsbetriebsbetrag, wenn keine Demagnetisierung in dem Permanentmagneten verursacht wird) und einer Rotationswinkel-Geschwindigkeit ω.As another example of the similar control device, there is a conventional device (see, for example, Patent Document 3) in which, in the controller utilizing a two-axis (dq-axis) coordinate transformation, a q-axis voltage duty amount is applied to the Time when no demagnetization is caused in a permanent magnet is kept as mapping and then a demagnetization amount is calculated based on a q-axis voltage duty amount that is the output of the PI controller at the time when a synchronous motor in the current-controlled Proportional-integral (PI) control is the q-axis voltage duty held in the figure when no demagnetization is caused in the permanent magnet) and a rotational angular velocity ω.
Patentdokumente 4 und 5 offenbaren jeweils ein Beispiel einer Technologie, in der, basierend auf einem Spannungsbefehl für einen Synchronmotor und einen Ankerstrom, die Rotorposition der Synchronmaschine durch eine Berechnung abgeschätzt wird.Patent Documents 4 and 5 each disclose an example of a technology in which, based on a voltage command for a synchronous motor and armature current, the rotor position of the synchronous machine is estimated by calculation.
Stand der Technik-ReferenzenState of the art references
PatentdokumentPatent document
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Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2010-110141 Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 2010-110141
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Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. H11-69900 Patent Document 2: Japanese Patent Application Publication No. H11-69900
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Patentdokument 3: Japanisches Patent Nr. 4223880 Patent Document 3: Japanese Patent No. 4223880
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Patentdokument 4: Japanisches Patent Nr. 4672236 Patent Document 4: Japanese Patent No. 4672236
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Patentdokument 5: Internationale Veröffentlichung Nr. WO2010/109528 Patent Document 5: International Publication No. WO2010 / 109528
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Von der Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention
In der in Patentdokument 1 offenbarten konventionellen Vorrichtung, wenn die Magnetfluss-Beobachtungsvorrichtung den Wert eines magnetischen Flusses erhält, der von dem Magnetfeld-Permanentmagneten abweicht und mit der Ankerwicklung verbunden ist, wird der Widerstandswert der Ankerwicklung benutzt, der korrigiert wird basierend auf der Ausgabe eines Temperatursensors, der die Temperatur der Ankerwicklung erfasst; deshalb wird der Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Ankerwicklung benötigt, wodurch ein Problem auftritt, dass die Anzahl von Baukomponenten in der Steuervorrichtung sicherlich vergrößert wird. In der in Patentdokument 2 offenbarten konventionellen Vorrichtung, wenn ein zur Ausgabe einer Magnettemperatur-Information benötigte Magnettemperaturtabelle durch eine Berechnung erhalten wird, kann die Korrelation zwischen dem Phasendifferenzwinkel δ und der Magnettemperatur nicht genau berechnet werden, wenn die Induktanz des Synchronmotors nicht genau erfasst wird, und somit existiert ein Problem, dass die Genauigkeit beim Abschätzen der Magnettemperatur-Abschätzung aufgrund eines Fehlers in der Induktanz verschlechtert wird. Falls die Magnettemperaturtabelle durch eine tatsächliche Messung erhalten wird, ist es notwendig, Abbildungsdaten zu erzeugen durch Durchführen der Messung, während die Magnettemperatur gemäß eines geeigneten Verfahrens geändert wird; es ist jedoch nicht einfach, eine Umgebung zum Anpassen der Magnettemperatur auf eine gewünschte Temperatur herzustellen; somit existiert ein Problem, dass ein großer Arbeitsaufwand zum Erzeugen der Abbildungsdaten benötigt wird.In the conventional device disclosed in Patent Document 1, when the magnetic flux observing device obtains the value of magnetic flux deviated from the magnetic permanent magnet and connected to the armature winding, the resistance value of the armature winding is corrected, which is corrected based on the output of a Temperature sensor that detects the temperature of the armature winding; therefore, the temperature sensor for detecting the temperature of the armature winding is required, whereby there arises a problem that the number of constituent components in the control device is certainly increased. In the conventional apparatus disclosed in Patent Document 2, when a magnet temperature table needed to output magnet temperature information is obtained by calculation, the correlation between the phase difference angle δ and the magnet temperature can not be accurately calculated unless the inductance of the synchronous motor is detected accurately. and thus there is a problem that the accuracy in estimating the magnet temperature estimation due to an error in the inductance is deteriorated. If the magnet temperature table is obtained by an actual measurement, it is necessary to generate imaging data by performing the measurement while changing the magnet temperature according to an appropriate method; however, it is not easy to create an environment for adjusting the magnet temperature to a desired temperature; thus, there is a problem that a great deal of labor is required to generate the image data.
In der in Patentdokument 3 offenbarten konventionellen Vorrichtung, obwohl bestimmt werden kann, ob eine Demagnetisierung aufgetreten ist oder nicht, wird kein Verfahren zum Erhalten der Magnettemperatur oder des Absolutwerts (Größe) des magnetischen Flusses des Magneten offenbart, und um zu bestimmen, ob die designierte Anzahl von Malen aufgetreten ist oder nicht, ist es nötig, den d-q-Achsen-Strombefehl einzeln und auf die gleiche Weise für sowohl eine Vor-Demagnetisierungs- als auch eine Nach-Demagnetisierungs-Perioden einzustellen; wenn eine Demagnetisierung auftritt, wird dementsprechend die Demagnetisierungsgröße berechnet und korrigiert, nachdem bestimmt wird, dass eine Demagnetisierung aufgetreten ist, so dass der Betrag eines verringerten Drehmoments entsprechend der Demagnetisierung korrigiert werden kann; somit gibt es ein Problem, das das durch den Synchronmotor produzierte Drehmoment kleiner als ein gewünschtes Drehmoment (Befehlswert) wird, wenn das Auftreten der Demagnetisierung bestimmt wird.In the conventional apparatus disclosed in Patent Document 3, although it can be determined whether demagnetization has occurred or not, no method for obtaining the magnet temperature or the absolute value (magnitude) of the magnetic flux of the magnet is disclosed, and to determine whether the designated one If the number of times has occurred or not, it is necessary to set the dq-axis current command individually and in the same manner for both pre-demagnetization and post-demagnetization periods; accordingly, when demagnetization occurs, the demagnetization amount is calculated and corrected after it is determined that demagnetization has occurred, so that the amount of decreased torque corresponding to the demagnetization can be corrected; thus, there is a problem that the torque produced by the synchronous motor becomes smaller than a desired torque (command value) when the demagnetization occurrence is determined.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorangehenden Problem ein konventionellen Synchronmotor-Steuervorrichtungen zu lösen; deren Aufgabe ist es, eine Synchronmotor-Steuervorrichtung bereitzustellen, die mit hoher Genauigkeit die Temperatur eines Permanentmagneten oder den magnetischen Flusswert bestimmen kann, während der Synchronmotor mit dem Magnetfeld-Permanentmagneten angetrieben wird, ohne dass ein Temperatursensor direkt an dem Permanentmagneten angebracht ist.The present invention has been made to solve the foregoing problem of a conventional synchronous motor control apparatus; its object is to provide a synchronous motor control apparatus which can determine the temperature of a permanent magnet or the magnetic flux value with high accuracy while the synchronous motor is driven by the magnetic field permanent magnet without a temperature sensor being directly attached to the permanent magnet.
Mittel zum Lösen der ProblemeMeans of solving the problems
Eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein elektrisches Leistungswandlungsmittel, das eine Spannung an einen Synchronmotor mit einem Permanentmagneten zum Bilden eines Magnetfelds ausgibt, basierend auf einem Spannungsbefehl; ein Stromerfassungsmittel, das einen Ankerstrom der Synchronmaschine erfasst; eine mit dem Anker verbundene magnetische Fluss-Schätzvorrichtung, die, basierend auf dem Spannungsbefehl, die Größe eines mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses des Synchronmotors und einer γ-Achse, entlang der der mit dem Anker verbundene magnetische Fluss produziert wird, abschätzt und die den Ankerstrom in einen Strom auf einer γ-δ-Achse, die aus der γ-Achse und einer δ-Achse, die senkrecht zu der A-Achse ist, besteht, Koordinatentransformiert basierend auf einer Rotorposition des Synchronmotors und der abgeschätzten γ-Achse; eine Magnetfluss-Steuervorrichtung, die einen γ-Achsen-Strombefehl erzeugt zum Steuern des γ-Achsen-Stroms auf einen vorbestimmten Wert, basierend auf einem Magnetflussbefehl und der Größe des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses; eine Stromsteuervorrichtung, die einen Spannungsbefehl erzeugt, basierend auf einem γ-δ-Achsen-Strombefehl, der erhalten wird durch Addieren eines δ-Achsen-Strombefehls zu dem γ-Achsen-Strombefehl, und dem γ-δ-Achsen-Strom; und ein Magnetzustands-Ausgabemittel, das einen magnetischen Fluss oder eine Temperatur des Permanentmagneten abschätzt und ausgibt. Das Magnetzustands-Ausgabemittel ist ausgestattet mit einer Magnetzustands-Abschätzvorrichtung zum Abschätzen eines magnetischen Flusses oder einer Temperatur des Permanentmagneten basierend auf dem γ-Achsen-Strom, dem δ-Achsen-Strombefehl und dem Magnetflussbefehl, und das Magnetzustands-Ausgabemittel weist einen Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus und einen Magnetzustands-Abschätzmodus auf; in dem Magnetzustands-Korrekturwert-Abschätzmodus gibt das Magnetzustands-Ausgabemittel der Magnetzustands-Abschätzvorrichtung Null als jeden der Strombefehle der jeweiligen Achsen auf der γ-δ-Achse aus und berechnet einen Magnetzustands-Korrekturwert basierend auf der Größe des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses, der abgeschätzt wird unter der Bedingung des Strombefehls und eines Magnetfluss-Abschätzwerts oder einem Temperatur-Abschätzwert des Permanentmagneten, der erhalten wird durch die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung unter der Bedingung, dass ein vorbestimmter Magnetflussbefehl und ein δ-Achsen-Strombefehl an die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung gegeben werden; in dem Magnetzustands-Abschätzmodus ist das Magnetzustands-Ausgabemittel mit einem Magnetzustands-Korrekturmittel ausgestattet, das den magnetischen Fluss-Schätzwert oder den Temperaturschätzwert des Permanentmagneten, erhalten durch die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung unter der Bedingung, dass der vorbestimmte Magnetflusswert und ein δ-Achsen-Strombefehl gegeben sind, durch den Magnetzustands-Korrekturwert korrigiert.A synchronous motor control apparatus according to the present invention includes an electric power conversion means that outputs a voltage to a synchronous motor having a permanent magnet for forming a magnetic field based on a voltage command; a current detecting means that detects an armature current of the synchronous machine; a magnetic flux estimator connected to the armature which, based on the voltage command, estimates the magnitude of a magnetic flux associated with the armature of the synchronous motor and a γ axis along which the magnetic flux associated with the armature is generated; Armature current into a current on a γ-δ axis consisting of the γ-axis and a δ-axis perpendicular to the A-axis, coordinate-transformed based on a rotor position of the synchronous motor and the estimated γ-axis; a magnetic flux control device that generates a γ-axis current command for controlling the γ-axis current to a predetermined value based on a magnetic flux command and the magnitude of the magnetic flux connected to the armature; a current control device that generates a voltage command based on a γ-δ-axis current command obtained by adding a δ-axis current command to the γ-axis current command, and the γ-δ-axis current; and a magnetic state outputting means having a magnetic flux or estimates and outputs a temperature of the permanent magnet. The magnetic state output means is provided with a magnetic state estimating device for estimating a magnetic flux or a temperature of the permanent magnet based on the γ-axis current, the δ-axis current command, and the magnetic flux command, and the magnetic state output means has a magnetic state correction value Calculation mode and a magnetic state estimation mode; in the magnetic state correction value estimation mode, the magnetic state output means of the magnetic state estimating device outputs zero as each of the current commands of the respective axes on the γ-δ axis and calculates a magnetic state correction value based on the magnitude of the magnetic flux associated with the armature, which is estimated under the condition of the current command and a magnetic flux estimated value or a temperature estimate of the permanent magnet obtained by the magnetic state estimating device under the condition that a predetermined magnetic flux command and a δ-axis current command are given to the magnetic state estimating device become; in the magnetic state estimation mode, the magnetic state output means is provided with magnetic state correcting means which obtains the magnetic flux estimation value or the temperature estimated value of the permanent magnet obtained by the magnetic state estimating device under the condition that the predetermined magnetic flux value and a δ-axis current command are corrected by the magnetic state correction value.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ein Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, einen Schätzwert des magnetischen Flusses oder der Temperatur eines Permanentmagneten zu korrigieren, die verursacht werden durch individuelle Ungleichheiten eines Synchronmotors oder eines Induktivitätsfehlers; deshalb kann die Genauigkeit beim Abschätzen des magnetischen Flusses oder der Temperatur des Permanentmagneten erhöht werden. Weiterhin ermöglicht es die Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, den mit dem Anker verbundenen magnetischen Fluss und den δ-Achsenstrom direkt zu steuern, die direkt mit dem von dem Synchronmotor erzeugten Drehmoment zusammenhängen; sogar wenn der Permanentmagnet demagnetisiert wird, kann das Drehmoment auf das gewünschte Drehmoment somit gesteuert werden.A synchronous motor control apparatus according to the present invention makes it possible to correct an estimated value of the magnetic flux or the temperature of a permanent magnet caused by individual disparities of a synchronous motor or an inductance error; therefore, the accuracy in estimating the magnetic flux or the temperature of the permanent magnet can be increased. Further, the synchronous motor control apparatus according to the present invention makes it possible to directly control the armature-connected magnetic flux and the δ-axis current directly related to the torque generated by the synchronous motor; even if the permanent magnet is demagnetized, the torque can thus be controlled to the desired torque.
Die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung offenbar werden, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Abbildungen betrachtet wird.The foregoing and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der AbbildungenBrief description of the illustrations
1 ist eine Systemkonfigurations-Darstellung, die eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor darstellt; 1 Fig. 10 is a system configuration diagram illustrating a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention together with a synchronous motor;
2 ist ein Vektordiagramm eines Synchronmotors mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten; 2 Fig. 10 is a vector diagram of a synchronous motor having a magnetic field permanent magnet;
3 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das ein Variantenbeispiel einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor zeigt; 3 FIG. 10 is a system configuration diagram showing a variant example of a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention together with a synchronous motor; FIG.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Magnetzustands-Ausgabemittels in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 4 Fig. 10 is a block diagram showing an example of a configuration of a magnetic state output means in a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention;
5 ist eine Konzept-Abbildung, die den Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm darstellt unter der Bedingung eines vorbestimmten Magnetflussbefehls Φ* und einem vorbestimmten δ-Achsen-Strombefehl iδ* in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; 5 FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm under the condition of a predetermined magnetic flux command Φ * and a predetermined δ-axis current command iδ * in Embodiment 1 of the present invention;
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Magnetzustands-Schätzvorrichtung in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt; 6 FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a magnetic state estimating apparatus in a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention; FIG.
7 ist ein Ersatz beispielhafter Abbildungen, die den Unterschied zwischen einer Vektorabbildung in der Referenzbedingung und einer Vektorabbildung zur Zeit, wenn eine Demagnetisierung verursacht wird, unter der Bedingung, dass der Magnetflussbefehl Φ* und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* konstant sind, in einer Vektorabbildung eines Synchronmotors mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten darstellt; 7 FIG. 10 is a substitute of exemplary maps illustrating the difference between a vector image in the reference condition and a vector image at the time when demagnetization is caused under the condition that the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ * are constant Vector illustration of a synchronous motor with a magnetic field permanent magnet represents;
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Stromsteuervorrichtung in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt; 8th FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a current control device in a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention; FIG.
9 ist eine Abbildung, die jeweilige Beispiele von Zeitabbildungen eines Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus und eines Magnetzustands-Abschätzmodus in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 9 FIG. 15 is a diagram showing respective examples of time maps of a magnetic state correction value calculation mode and a magnetic state estimation mode in a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention; FIG.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Zeitdiagramms eines Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt; 10 FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a timing chart of a magnetic state correction value calculation mode in a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention; FIG.
11 ist eine Systemkonfigurations-Abbildung, die ein Variantenbeispiel einer Synchronmotor-Steuervorrichtung zeigt, die von der in 3 gezeigten unterschiedlich ist, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, zusammen mit einem Synchronmotor; 11 FIG. 13 is a system configuration map showing a variant example of a synchronous motor control device different from that in FIG 3 shown is different, according to Embodiment 1 of the present invention, together with a synchronous motor;
12 ist ein Systemkonfigurations-Diagramm, das eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zusammen mit dem Synchronmotor zeigt; 12 Fig. 10 is a system configuration diagram showing a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention together with the synchronous motor;
13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Steuerbefehl-Berechnungsmittels in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. 13 FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a control command calculating means in a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
14 ist eine Konzept-Abbildung zum Darstellen eines Beispiels des Zusammenhangs zwischen dem δ-Achsen-Strombefehl iδ* und dem Magnetflussbefehl Φ* in der Magnetflussbefehl-Erzeugungsvorrichtung in 13; 14 FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an example of the relationship between the δ-axis current command iδ * and the magnetic flux command φ * in the magnetic flux command generating device in FIG 13 ;
15 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel eines Steuerbefehl-Berechnungsmittels in 13 darstellt; 15 FIG. 10 is a block diagram showing another configuration example of a control command calculating means in FIG 13 represents;
16 ist eine konzeptuelle Abbildung zum Darstellen eines Beispiels eines Zusammenhangs zwischen dem Drehmomentbefehl τ* und dem Magnetflussbefehl Φ* in der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung in 15; 16 FIG. 14 is a conceptual diagram for illustrating an example of a relationship between the torque command τ * and the magnetic flux command Φ * in the magnetic flux command generating device in FIG 15 ;
17 ist ein Systemkonfigurations-Diagramm, das eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor zeigt; und 17 Fig. 10 is a system configuration diagram showing a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention together with a synchronous motor; and
18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Steuerbefehl-Berechnungsmittels in einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. 18 FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a control command calculating means in a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
Ausführungsformenembodiments
Nachstehend werden Ausführungsformen einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben. In jeder der Abbildungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauelemente.Hereinafter, embodiments of a synchronous motor control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the figures, the same reference numerals designate the same or similar components.
Ausführungsform 1Embodiment 1
1 ist eine Systemkonfigurations-Abbildung, die eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor 1 zeigt. Ein Synchronmotor 1 gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Magnetfeld-Permanentmagneten auf. Nachstehend wird die Konfiguration einer Synchronmotor-Steuervorrichtung, die den Synchronmotor 1 gemäß Ausführungsform 1 antreibt, und die Funktionen deren Bauelemente erläutert. Mit Bezug auf die Konfiguration, von einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die zum Antreiben eines Synchronmotors benötigt wird, wird zunächst der Fluss beschrieben, von der Ausgabeseite eines elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 zu deren Eingangsseite, in der ein Spannungsbefehl erzeugt wird. 1 FIG. 13 is a system configuration map showing a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention together with a synchronous motor. FIG 1 shows. A synchronous motor 1 according to the present invention comprises a magnetic permanent magnet. Hereinafter, the configuration of a synchronous motor control device that is the synchronous motor 1 according to Embodiment 1 drives, and the functions of their components explained. With reference to the configuration of a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention required for driving a synchronous motor, first, the flow is described from the output side of an electric power conversion means 2 to its input side, in which a voltage command is generated.
In 1 wird der Synchronmotor 1 mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten durch eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gesteuert. Die Synchronmotor-Steuervorrichtung ist ausgestattet mit einem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2, dessen Eingang und Ausgang mit einer Leistungsquelle 13 bzw. der Ankerwicklung des Synchronmotors 1 verbunden sind, einem Stromerfassungsmittel 3, das den Ankerstrom des Synchronmotors 1 erfasst, einer mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4, einer Magnetfluss-Steuervorrichtung 5, einer Stromsteuervorrichtung 6, einem Magnetzustands-Ausgabemittel 7, Koordinatentransformatoren 11a und 11b und einem Positions-Erfassungsmittel 12. Die Leistungsquelle 13 wird aus einer Leistungsversorgungseinheit oder einer Batterie gebildet, die eine Gleichspannung ausgibt. Das Konzept der Leistungsquelle 13 enthält eine Vorrichtung, die eine Gleichspannung von einer Ein-Phasen- oder einer Drei-Phasen-Wechselstromquelle durch Verwenden eines bekannten Wandlers erhält.In 1 becomes the synchronous motor 1 with a magnetic field permanent magnet controlled by a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. The synchronous motor control device is provided with an electric power conversion means 2 whose entrance and Output with a power source 13 or the armature winding of the synchronous motor 1 connected to a current detection means 3 , the armature current of the synchronous motor 1 detects a magnetic flux estimator connected to the armature 4 a magnetic flux control device 5 , a power control device 6 , a magnetic state output means 7 , Coordinate transformers 11a and 11b and a position detecting means 12 , The power source 13 is formed of a power supply unit or a battery that outputs a DC voltage. The concept of the power source 13 includes a device that receives a DC voltage from a single-phase or a three-phase AC power source by using a known converter.
Das elektrische Leistungswandlungsmittel 2 enthält einen Inverter (Wechselrichter), der durch ein bekanntes PWM-(Pulsweitenmodulations)Verfahren zu steuern ist, wandelt die elektrische Gleichstromleistung, die von der mit dessen Eingang verbundenen Leistungsquelle 13 geliefert wird, in eine Mehrphasen-Wechselstromleistung, und liefert die gewandelte Mehrphasen-Wechselstromleistung an die Ankerwicklung des Synchronmotors 1. Detaillierter erzeugt das elektrische Leistungswandlungsmittel 2 eine Mehrphasen-Wechselspannung, basierend auf einem von einer später beschriebenen Stromsteuervorrichtung 6 erhaltenen Spannungsbefehl, oder um genau zu sein, basierend auf einem Mehrphasen-Wechselspannungsbefehl, der erhalten wird durch Anwenden einer Koordinaten-Transformation auf einen von der Stromsteuervorrichtung 6 eingegebenen Spannungsbefehl, und legt die Mehrphasen-Wechselspannung an der Ankerwicklung des Synchronmotors 1 an, um den Synchronmotor 1 anzutreiben. Als Ergebnis wird ein Ausgangsstrom in der Ankerwicklung des Synchronmotors 1 erzeugt. Nachstehend wird der in der Ankerwicklung produzierte Ausgangsstrom als ”Ankerstrom” ausgedrückt.The electric power conversion means 2 includes an inverter which is to be controlled by a known PWM (Pulse Width Modulation) method converts the DC electric power supplied from the power source connected to its input 13 is supplied to a polyphase AC power, and supplies the converted polyphase AC power to the armature winding of the synchronous motor 1 , In more detail, the electric power conversion means generates 2 a multi-phase AC voltage based on a current control device described later 6 or to be precise, based on a multi-phase AC voltage command obtained by applying a coordinate transformation to one of the current control device 6 input voltage command, and sets the polyphase AC voltage at the armature winding of the synchronous motor 1 to the synchronous motor 1 drive. As a result, an output current in the armature winding of the synchronous motor 1 generated. Hereinafter, the output current produced in the armature winding is expressed as "armature current".
Der Ankerstrom, der der Ausgangsstrom des Synchronmotors 1 ist, wird durch das aus einem Stromsensor oder dergleichen gebildete Stromerfassungsmittel 3 erfasst. Falls der Synchronmotor 1 ein Drei-Phasen-Rotationselektrischer Rotationsmotor ist, kann das Stromerfassungsmittel 3 auf solch eine Weise konfiguriert sein, dass alle Ankerströme der drei Phasen, das heißt iu, iv und iw des Synchronmotors 1 erfasst werden; alternativ kann das Stromerfassungsmittel 3 auf solch eine Weise konfiguriert sein, dass die Ankerströme der zwei Phasen so erfasst werden, dass der Ankerstrom einer Phase, zum Beispiel der Ankerstrom der w-Phase iw, erhalten wird durch den Zusammenhang [iw = –iu – iv] durch Verwenden der erfassten anderen Ankerströme der zwei Phase iu und iv. Das Stromerfassungsmittel 3 kann gebildet werden durch Verwenden einer bekannten Technologie, in der der Ankerstrom aus einem Verbindungsgleichstrom erfasst wird, der von der Leistungsquelle 13 zu dem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2 fließt, anstatt aus einem Stromsensor oder dergleichen gebildet zu werden, der den Ankerstrom jeder Phase des Synchronmotors 1 direkt erfasst.The armature current, the output current of the synchronous motor 1 is detected by the current detection means formed by a current sensor or the like 3 detected. If the synchronous motor 1 is a three-phase rotary electric rotary motor, the current detection means 3 be configured in such a way that all the armature currents of the three phases, that iu, iv and iw of the synchronous motor 1 be recorded; alternatively, the current sensing means 3 be configured in such a manner that the armature currents of the two phases are detected so that the armature current of a phase, for example, the armature current of the w-phase iw, is obtained by the relationship [iw = -iu-iv] by using the detected other armature currents of the two phase iu and iv. The current detection means 3 can be formed by using a known technology in which the armature current is detected from a DC connection current from the power source 13 to the electric power conversion means 2 instead of being formed from a current sensor or the like, which flows the armature current of each phase of the synchronous motor 1 recorded directly.
Das Positions-Erfassungsmittel 12 ist aus einem bekannten Drehmelder, Codierer oder dergleichen gebildet und erfasst die Position θ des Ankers des Synchronmotors 1. Hier bezeichnet die Position θ des Ankers des Synchronmotors 1 den N-Pol-Richtungswinkel eines Permanentmagneten, der das Magnetfeld bildet, hinsichtlich einer Achse, durch Einbeziehen der Ankerwicklung einer u-Phase als einer Referenz; im Allgemeinen wird die d-Achse eines rotierenden Biaxial-Koordinatensystems (nachstehend ausgedrückt als ”d-q-Achse), die mit der Rotationsgeschwindigkeit (elektrische Winkelfrequenz ω) des Synchronmotors 1 rotiert, eingestellt zusammen mit der N-Pol-Richtung des vorangehenden Permanentmagneten, und dessen q-Achse wird eingestellt zusammen mit der senkrechten Richtung, die der d-Achse um 90° vorausgeht. Dies wird in der folgenden Erläuterung angewandt.The position detection means 12 is formed of a known resolver, encoder or the like and detects the position θ of the armature of the synchronous motor 1 , Here, the position θ denotes the armature of the synchronous motor 1 the N-pole direction angle of a permanent magnet forming the magnetic field with respect to an axis, by including the armature winding of a u-phase as a reference; In general, the d-axis of a rotating biaxial coordinate system (hereinafter referred to as "dq axis) coincides with the rotational speed (electrical angular frequency ω) of the synchronous motor 1 rotated along with the N-pole direction of the preceding permanent magnet, and its q-axis is set together with the vertical direction preceding the d-axis by 90 °. This is applied in the following explanation.
Der Koordinatentransformierer 11a transformiert die Ankerströme iu, iv und iw des Synchronmotors 1 in Ströme id und iq auf der d-q-Achse durch eine Berechnung gemäß der nachstehenden Gleichung (1) basierend auf der Rotorposition θ. The coordinate transformer 11a transforms the armature currents iu, iv and iw of the synchronous motor 1 in currents id and iq on the dq axis by a calculation according to the following equation (1) based on the rotor position θ.
Zunächst schätzt die mit dem Anker verbundene Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4 den Betrag |Φ| eines mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses Φ und die γ-Achse ab, entlang der der mit dem Anker verbundenen magnetischen Fluss erzeugt wird; insbesondere schätzt die mit dem Anker verbundene magnetische Fluss-Abschätzvorrichtung 4 den Winkel ∠Φ0 zwischen der abgeschätzten d-Achse und der Richtung des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses (Vektor) Φ; basierend auf dem Ergebnis der vorangehenden Abschätzung wandelt die mit dem Anker verbundene magnetische Flussabschätzvorrichtung 4 die d-q-Achsen-Ströme id und iq in die γ-δ-Achsenströme iγ und iδ und erhält den Winkel ∠Φ (nachstehend als der Winkel eines mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses bezeichnet) zwischen einer Achse hinsichtlich der u-Phasen-Ankerwicklung und dem abgeschätzten mit dem Anker verbundenen magnetischen Fluss Φ. Der mit dem Anker verbundenen magnetische Fluss Φ bezeichnet einen kombinierten magnetischen Fluss eines magnetischen Flusses (nachstehend als Permanentmagnet-Magnetfluss bezeichnet) Φm, der von dem vorhergehenden Permanentmagneten erzeugt wird, und einem magnetischen Fluss (Anker-Reaktionsmagnetfluss) Φa, der von dem vorangehenden Ankerstrom erzeugt wird; in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird die Richtung, die senkerecht (um 90° verschoben) zu der vorangehenden γ-Achse ist, als δ-Achse bezeichnet.First, the magnetic flux estimator connected to the armature estimates 4 the amount | Φ | a magnetic flux Φ connected to the armature and the γ-axis along which the magnetic flux connected to the armature is generated; in particular, the magnetic flux estimator connected to the armature estimates 4 the angle ∠Φ0 between the estimated d-axis and the direction of the armature-connected magnetic flux (vector) Φ; Based on the result of the previous estimation, the magnetic flux estimator connected to the armature converts 4 the dq-axis currents id and iq in the γ-δ-axis currents iγ and iδ and obtains the angle ∠Φ (hereinafter referred to as the angle of a magnetic flux connected to the armature) between an axis with respect to the u-phase armature winding and the estimated magnetic flux Φ connected to the armature. The magnetic flux Φ connected to the armature denotes a combined magnetic flux of a magnetic flux (hereinafter referred to as permanent magnet magnetic flux) Φm generated by the preceding permanent magnet and a magnetic flux (armature reaction magnetic flux) Φa derived from the preceding armature current is produced; In Embodiment 1 of the present invention, the direction which is perpendicular (shifted by 90 °) to the preceding γ-axis is referred to as δ-axis.
2 ist eine Vektorabbildung des Synchronmotors 1 mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten; der Zusammenhang zwischen der γ-δ-Achse und dem Winkel ∠Φ0 zwischen der d-Achse und der Richtung des mit dem Anker verbundenen Flusses (Vektor) Φ und dergleichen werden dargestellt. Nachstehend wird ein geeignetes Verfahren zum Abschätzen des Betrags |Φ| und des Winkels ∠Φ0 des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses abgeschätzt. Falls das vorhergehende |Φ| und ∠Φ0 abgeschätzt werden, werden zunächst Φd und Φq erhalten basierend auf einem Satz von Gleichungen (2), die die Zusammenhangsgleichungen zwischen Spannungen vd und vq auf der d-q-Achse und der d-Achsen-Komponente Φd und der q-Achsen-Komponente Φq des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses Φ sind; dann wird aus den erhaltenen Φd und Φq |Φ| berechnet basierend auf der nachstehenden Gleichung (3) und der Winkel ∠Φ0 wird basierend auf der Gleichung (4) berechnet; dann wird aus dem Winkel ∠Φ0 und der Rotorposition θ des Synchronmotors 1, die von dem Positions-Erfassungsmittel 12 erfasst wird, der Winkel ∠Φ basierend auf der Gleichung (5) berechnet. wobei Ld die d-Achsen-Richtungsinduktanz (nachstehend als d-Achsen-Induktanz bezeichnet) ist, Lq die q-Achsen-Induktanz (nachstehend als q-Achsen-Induktanz bezeichnet) ist, R der Widerstand ist (hauptsächlich bestehend aus dem Widerstand der Ankerwicklung des Motors 1; falls der Effekt des Widerstands der Wicklungsverdrahtung zwischen dem Synchronmotor 1 und dem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2 beträchtlich ist, wird der Widerstand der Wicklungsverdrahtung auch betrachtet), und s ein Laplace-Operator ist. Das reziproke l/s des Laplace-Operators s bezeichnet eine einmalige Zeitintegration. In der in 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gezeigten Konfiguration sind die tatsächlichen Werte der Spannungen vd und vq auf der d-q-Achse unbekannt; anstatt einer Verwendung der Spannungen vd und vq auf der d-q-Achse wird deshalb die Berechnung gemäß der Gleichung (2) implementiert durch Verwenden von Spannungsbefehlen vd* und vq* auf der d-q-Achse, die zu erhalten sind durch Anwenden einer d-q-Achsen-Koordinatentransformation zu Spannungswerten vγ* und vδ auf der γδ-Achse basierend auf der nachstehenden Gleichung (6). 2 is a vector illustration of the synchronous motor 1 with a magnetic permanent magnet; the relationship between the γ-δ axis and the angle ∠Φ0 between the d-axis and the direction of the armature-associated flow (vector) Φ and the like are shown. Hereinafter, a suitable method for estimating the amount | Φ | and the angle ∠Φ0 of the magnetic flux associated with the armature. If the previous | Φ | and ∠Φ0 are estimated, first, Φd and Φq are obtained based on a set of equations (2) showing the relationship equations between voltages vd and vq on the dq axis and the d-axis component φd and the q-axis component Φq of the armature-connected magnetic flux Φ; then, from the obtained Φd and Φq | Φ | calculated based on the following equation (3) and the angle ∠Φ0 is calculated based on the equation (4); Then, from the angle ∠Φ0 and the rotor position θ of the synchronous motor 1 that of the position detecting means 12 is detected, the angle ∠Φ calculated based on the equation (5). where Ld is the d-axis direction inductance (hereinafter referred to as d-axis inductance), Lq is the q-axis inductance (hereinafter referred to as q-axis inductance), R is the resistance (consisting mainly of the resistance of the Armature winding of the motor 1 ; if the effect of the resistance of the winding wiring between the synchronous motor 1 and the electric power conversion means 2 is considerable, the resistance of the winding wiring is also considered), and s is a Laplace operator. The reciprocal l / s of the Laplace operator s denotes a one-time time integration. In the in 1 According to Embodiment 1 of the present invention, the actual values of the voltages vd and vq on the dq axis are unknown; therefore, instead of using the voltages vd and vq on the dq axis, the calculation according to the equation (2) is implemented by using voltage commands vd * and vq * on the dq axis to be obtained by applying a dq axis Coordinate transformation to voltage values vγ * and vδ on the γδ axis based on the following equation (6).
In dieser Situation wird der Winkel ∠Φ0 benötigt, der durch die Gleichung (4) erhalten wird. Falls in einer tatsächlichen Vorrichtung diese Verarbeitungspunkte implementiert werden durch einen Mikrocomputer und in einem vorbestimmten Berechnungszyklus, wird dementsprechend das Ergebnis einer unmittelbar vorhergehenden (um einen Berechnungszyklus vorhergehenden) Berechnung für den Winkel ∠Φ0 angewendet; alternativ können Maßnahmen ergriffen werden, so dass eine Koordinatentransformation gemäß der Gleichung (6) implementiert wird durch den Wert, der erhalten wird durch Anwenden eines geeigneten Filters auf dem Wert des berechneten Winkels ∠Φ0. Wenn der Antrieb des Synchronmotors 1 gestartet wird, sind die Spannungswerte Vd* und Vq* auf der d-q-Achse ”0” und somit sind Φd und Φq ”0”; als die Anfangswerte der d-Achsen-Komponente Φd zu einer Zeit, wenn der Antrieb des Synchronmotors 1 gestartet wird, können auf einen vorbestimmten Permanentmagnet-Magnetfluss Φm, wie zum Beispiel ein Referenzwert, eingestellt werden.In this situation, the angle ∠Φ0 required by the equation (4) is required. Accordingly, if in an actual device these processing points are implemented by a microcomputer and in a predetermined calculation cycle, the result will be an immediate previous calculation (previous to one calculation cycle) for the angle ∠Φ0 applied; alternatively, measures may be taken so that a coordinate transformation according to the equation (6) is implemented by the value obtained by applying an appropriate filter on the value of the calculated angle ∠Φ0. When the drive of the synchronous motor 1 is started, the voltage values Vd * and Vq * on the dq axis are "0", and thus φd and φq are "0"; as the initial values of the d-axis component φd at a time when driving the synchronous motor 1 is started, can be set to a predetermined permanent magnet magnetic flux Φm, such as a reference value.
Weil in der Gleichung (2) die Rotationsgeschwindigkeit ω für die Berechnung angewandt wird, wird weiterhin eine Differenzoperation implementiert durch Verwenden des von dem Positions-Erfassungsmittel 12 erfassten Rotationsposition 0, um die Rotationsgeschwindigkeit ω zu erhalten. In (2) kann erlaubt werden, dass der den Laplace-Operator s enthaltende Term vernachlässigt wird unter der Annahme, dass sich der Strom allmählich ändert.Further, in equation (2), because the rotation speed ω is applied for the calculation, a differential operation is implemented by using the position detecting means 12 detected rotational position 0 to obtain the rotational speed ω. In (2) may be allowed to neglect the term containing the Laplace operator s on the assumption that the current changes gradually.
Weil der Widerstandswert sich abhängig von der Temperatur des Synchronmotors 1 ändert, kann hinsichtlich des Widerstands R erlaubt werden, den Wert des Widerstands durch Erfassen der Temperatur des Synchronmotors 1 zu korrigieren; falls weiterhin die Terme betreffend den Widerstand R kleiner als die anderen Terme sind, kann erlaubt werden, dass die Terme enthaltend den Widerstand R vernachlässigt werden und eine Information über den Ankerstrom des Synchronmotors 1 nicht verwendet wird in der Berechnung des Winkels ∠Φ0, so dass die Berechnung vereinfacht wird.Because the resistance depends on the temperature of the synchronous motor 1 changes in resistance R can be allowed, the value of the resistor by detecting the temperature of the synchronous motor 1 to correct; Further, if the terms relating to the resistance R are smaller than the other terms, it may be allowed to neglect the terms including the resistance R and information about the armature current of the synchronous motor 1 is not used in the calculation of the angle ∠Φ0, so that the calculation is simplified.
In der in 1 dargestellten Konfiguration gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung enthält die mit mit dem Anker verbundene magnetische Flussabschätzvorrichtung 4 die Koordinatentransformations-Verarbeitung, in der die Ströme id und iq auf der d-q-Achse in Ströme IV und iδ auf der γδ-Achse basierend auf dem Winkel ∠Φ gemäß der Gleichung (7) transformiert werden; es ist jedoch nicht nötig, dass die mit dem Anker verbundene magnetische Fluss-Abschätzvorrichtung 4 die Koordinatentransformations-Verarbeitung enthält. In the in 1 The illustrated configuration according to Embodiment 1 of the present invention includes the magnetic flux estimation device connected to the armature 4 the coordinate transformation processing in which the currents id and iq on the dq axis are transformed into currents IV and iδ on the γδ axis based on the angle ∠Φ according to the equation (7); however, it is not necessary for the magnetic flux estimator connected to the armature 4 contains the coordinate transformation processing.
Der γ-Achsenstrom Iγ und der δ-Achsenstrom Iδ, die in der Gleichung (7) erhalten werden, entsprechen dem Magnetisierungsstrom zum Betreiben des gesamten, mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses Φ des Synchronmotors 1 bzw. dem Drehmomentsstrom, der zu der Produktion des Drehmoments des Synchronmotors 1 beiträgt.The γ-axis current Iγ and the δ-axis current Iδ obtained in the equation (7) correspond to the magnetizing current for driving the entire armature-connected magnetic flux Φ of the synchronous motor 1 or the torque current resulting in the production of the torque of the synchronous motor 1 contributes.
Bis hierhin wurde die Erläuterung für die mit dem Anker verbundene magnetische Fluss-Abschätzvorrichtung 4 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gemacht.So far, the explanation has become for the magnetic flux estimator connected to the armature 4 made according to Embodiment 1 of the present invention.
Die Magnetfluss-Steuervorrichtung 5 erzeugt einen γ-Achsen-Strombefehl iγ*, so dass die Magnetflussdifferenz ΔΦ zwischen dem Magnetflussbefehl Φ* und der Größe |Φ| des von dem die mit dem Anker verbundenen magnetischen Fluss-Abschätzvorrichtung 4 abgeschätzten mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses ”0” wird. Weil der γ-Achsenstrom iγ ein Magnetisierungsstrom ist, der die Magnetisierungskomponente für den Synchronmotor 1 ist, kann der mit dem Anker verbundene magnetische Fluss von dem γ-Achsenstrom betrieben werden. Insbesondere sind die Anstiegs-/Abstiegsbetrag des Magnetisierungsstroms und der Anstiegs-/Abstiegsbetrag des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses proportional zueinander mit der γ-Achsen-Richtungsinduktanz Lγ als Proportionalitäts-Koeffizient; deshalb ist als die Steuerung zum Anpassen des Magnetflusses-Differenz ΔΦ auf Null zum Beispiel ein Integrator geeignet. Aus diesem Grund wird der γ-Achsen-Strombefehl iγ* erzeugt durch Verwenden einer Integrations-Steuerberechnung, die durch die nachstehende Gleichung (8) dargestellt wird. iγ* = Kf / s·ΔΦ = Kf / s(Φ* – |Φ|) (8) wobei Kf ein Integrationsgewinn ist.The magnetic flux control device 5 generates a γ-axis current command iγ * such that the magnetic flux difference ΔΦ between the magnetic flux command Φ * and the magnitude | Φ | that of the magnetic flux estimator connected to the armature 4 estimated magnetic flux associated with the armature "0". Because the γ-axis current iγ is a magnetizing current that is the magnetizing component for the synchronous motor 1 is, the magnetic flux associated with the armature can be operated by the γ-axis current. Specifically, the rise / fall amount of the magnetizing current and the rise / fall amount of the armature-connected magnetic flux are proportional to each other with the γ-axis direction inductance Lγ as the proportionality coefficient; therefore, as the controller for adjusting the magnetic flux difference ΔΦ to zero, for example, an integrator is suitable. For this reason, the γ-axis current command iγ * is generated by using an integration control calculation represented by the following equation (8). iγ * = Kf / s · ΔΦ = Kf / s (Φ * - | Φ |) (8) where Kf is an integration gain.
Die vorhergehende Konfiguration ermöglicht es, den mit dem Anker verbundenen magnetischen Fluss Φ auf einen gewünschten magnetischen Flussbefehl Φ* zu steuern.The previous configuration makes it possible to control the armature-connected magnetic flux Φ to a desired magnetic flux command Φ *.
Die Stromsteuervorrichtung 6 gibt die Spannungsbefehle vγ* und vδ* auf der d-q-Achse aus, um die Ströme iγ und iδ auf der γ-δ-Achse mit dem Strombefehl iγ* und iδ* anzugleichen. Eine sogenannte Strom-Rückkopplungssteuerung wird zum Beispiel auf solch eine Weise durchgeführt, dass basierend auf den jeweiligen Differenzen zwischen den Strombefehlen iγ* und iδ* auf der γ-δ-Achse und den Strömen iγ und iδ auf der γ-δ-Achse, eine bekannt Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) durchgeführt wird, um die Spannungsbefehle vγ* und vδ* auf der γ-δ-Achse zu erzeugen. Weil die Stromsteuervorrichtung 6 auch in dem Betrieb in dem Magnetzustands-Ausgabemittel 7 involviert ist, wird eine spezifische Konfiguration der Stromsteuervorrichtung 6 später beschrieben. The power control device 6 outputs the voltage commands vγ * and vδ * on the dq axis to equalize the currents iγ and iδ on the γ-δ axis with the current commands iγ * and iδ *. For example, so-called current feedback control is performed in such a manner that, based on the respective differences between the current commands iγ * and iδ * on the γ-δ-axis and the currents iγ and iδ on the γ-δ-axis Proportional integral control (PI control) is performed to generate the voltage commands vγ * and vδ * on the γ-δ axis. Because the power control device 6 also in the operation in the magnetic state output means 7 is involved, a specific configuration of the power control device 6 described later.
Die Spannungsbefehle vγ* und vδ auf der γ-δ-Achse, die von der Stromsteuervorrichtung 6 ausgegeben werden, werden von dem Koordinatentransformierer 11b in Spannungsbefehle vu*, vv* und vw* umgewandelt, durch die nachstehende Gleichung (9) und basierend auf der Phase ∠Φ des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses Φ, die von der mit dem Anker verbundenen magnetischen Fluss-Abschätzvorrichtung 4 abgeschätzt wurden; dann werden die Spannungsbefehle vu*, vv* und vw* an das elektrische Leistungswandlungsmittel 2 ausgegeben. Unter Beachtung der Steuerberechnungs-Verzögerungszeit (Verschwendungszeit) bis die Steuerberechnung basierend auf den Ankerströmen iu, iv und iw, die von dem Stromerfassungsmittel 3 erfasst werden, auf die Spannungen vu, vv und vw, die von dem elektrischen Stromwandlungsmittel 2 ausgegeben werden, reflektiert werden, kann es jedoch erlaubt werden, dass in der Gleichung (9) die Koordinatentransformation durchgeführt wird mit einer Phase, die erhalten wird durch Korrigieren der Phase ∠Φ durch einen Phasen-Korrekturbetrag Δθd basierend auf der Steuerberechnungs-Verzögerungszeit. Im Fall der Ausführungsform 1 legt das elektrische Leistungswandlungsmittel 2 die Spannungen vu*, vv* und vw* an dem Synchronmotor 1 an basierend auf den Spannungsbefehlen vu*, vv* und vw*, durch das bekannte PWM-Steuerverfahren oder dergleichen. The voltage commands vγ * and vδ on the γ-δ axis generated by the current control device 6 are output from the coordinate transformer 11b is converted into voltage commands vu *, vv * and vw * by the following equation (9) and based on the phase ∠Φ of the armature-connected magnetic flux Φ, that of the armature-connected magnetic flux estimator 4 were estimated; then the voltage commands vu *, vv * and vw * are applied to the electric power conversion means 2 output. In consideration of the control calculation delay time (waste time) until the control calculation based on the armature currents iu, iv and iw generated by the current detection means 3 are detected, the voltages vu, vv and vw, by the electrical power conversion means 2 however, in the equation (9), the coordinate transformation may be allowed to be performed with a phase obtained by correcting the phase ∠Φ by a phase correction amount Δθd based on the control calculation delay time. In the case of Embodiment 1, the electric power conversion means applies 2 the voltages vu *, vv * and vw * on the synchronous motor 1 based on the voltage commands vu *, vv * and vw *, by the known PWM control method or the like.
3 ist ein Systemkonfigurations-Diagramm, das ein Variantenbeispiel einer Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor zeigt. Das vorhergehende Positions-Erfassungsmittel 12 in 1 wird verwendet, falls die Position θ des Ankers des Synchronmotors 1 durch Verwenden eines bekannten Drehmelders oder Codierers erfasst wird; eine in 3 gezeigte Synchronmotor-Steuervorrichtung ist jedoch mit einem Positions-Erfassungsmittel 12a ausgestattet, das eine geeignete bekannte Beobachtungsvorrichtung oder dergleichen verwendet und die Rotorposition θ abschätzt durch eine Berechnung basierend auf eine Spannungsbefehl, einem Ankerstrom und dergleichen. Die Konfiguration des Positions-Erfassungsmittel 12a kann realisiert werden durch die in Patentdokument 4 oder 5 beschriebene Konfiguration; deshalb wird deren Erläuterung hierin ausgelassen. Der Unterschied zwischen 1 und 3 liegt nur in den Gegenständen betreffend das Positions-Erfassungsmittel 12 (12a) und in der Tatsache, dass die mit dem Anker verbundene Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4 in eine mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4a geändert wird, die auf solch eine Weise konfiguriert ist, die Spannungsbefehle vd* und vq* auf der darin berechneten d-q-Achse nach außen auszugeben; die anderen Konfigurationen sind die gleichen. 3 FIG. 10 is a system configuration diagram showing a variant example of a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention together with a synchronous motor. The previous position detection means 12 in 1 is used if the position θ of the armature of the synchronous motor 1 is detected by using a known resolver or coder; one in 3 However, shown synchronous motor control device is with a position detecting means 12a which uses a suitable known observation device or the like and estimates the rotor position θ by a calculation based on a voltage command, an armature current, and the like. The configuration of the position detecting means 12a can be realized by the in patent document 4 or 5 described configuration; therefore, their explanation is omitted herein. The difference between 1 and 3 lies only in the objects concerning the position detecting means 12 ( 12a ) and in the fact that the magnetic flux estimator connected to the armature 4 into a magnetic flux estimator connected to the armature 4a which is configured in such a way as to output the voltage commands vd * and vq * to the outside on the dq axis calculated therein; the other configurations are the same.
Was bis hierhin beschrieben wurde, ist die Konfiguration der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die benötigt wird zum Antreiben des Synchronmotors 1. Weil das Drehmoment des Synchronmotors 1 proportional zu dem Produkt des mit dem Anker verbundenen Magnetflusses Φ und dem δ-Achsenstrom iδ ist, kann der mit dem Anker verbundene Magnetfluss Φ und der δ-Achsenstrom iδ in dieser Konfiguration direkt gesteuert werden; durch geeignetes Einstellen sowohl des Magnetflussbefehls Φ* und des δ-Achsen-Strombefehls iδ* kann das Drehmoment gewünscht gesteuert werden, unabhängig davon, ob der Permanentmagnet demagnetisiert ist oder nicht.What has been described so far is the configuration of the synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention required for driving the synchronous motor 1 , Because the torque of the synchronous motor 1 proportional to the product of the anchor connected Magnetic flux Φ and the δ-axis current iδ, the magnetic flux Φ connected to the armature and the δ-axis current iδ can be directly controlled in this configuration; by appropriately setting both the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ *, the torque can be desirably controlled regardless of whether the permanent magnet is demagnetized or not.
Als Nächstes wird das Magnetzustands-Ausgabemittel 7 erläutert, die die Konfiguration ist, die benötigt wird zum Abschätzen der Temperatur oder des Magnetflusses des Magnetfeld-Permanentmagneten des Synchronmotors 1, das ein Merkmal der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist; zusätzlich wird die vorhergehende Stromsteuervorrichtung 6 zusätzlich erläutert. 4 ist eine Abbildung, die ein Beispiel der Konfiguration des Magnetzustands-Ausgabemittels in 1 oder 3 zeigt. In 4 ist das Magnetzustands-Abschätzmittel 7 mit der Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 und dem Magnetzustands-Korrekturmittel 9 ausgestattet.Next is the magnetic state output means 7 which is the configuration required for estimating the temperature or the magnetic flux of the magnetic field permanent magnet of the synchronous motor 1 , which is a feature of the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention; in addition, the previous power control device becomes 6 additionally explained. 4 FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the magnetic state output means in FIG 1 or 3 shows. In 4 is the magnetic state estimator 7 with the magnetic state estimator 8th and the magnetic state correcting means 9 fitted.
Die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 speichert vorläufig eine Abbildung (Karte) oder eine Gleichung, die den Zusammenhang anzeigt zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-magnetischen Fluss Φm, der verursacht wird durch eine Temperaturänderung zu der Zeit, wenn ein vorbestimmter Magnetflussbefehl Φ* und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* gegeben werden; wenn die γ-Achse iγ darin eingegeben wird, nimmt die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 Bezug auf die Abbildung oder die Gleichung und gibt einen Permanentmagneten-magnetischen Flussabschätzwert Φm0 aus. Die vorhergehende Karte oder Gleichung wird vorläufig erhalten durch Verwenden von Charakteristikdaten des Synchronmotors 1, wenn die Charakteristiken (wie zum Beispiel eine Induktanzänderung und eine magnetische Demagnetisierungs-Charakteristik) des Synchronmotors 1 durch eine Analyse oder dergleichen bekannt sind; wenn nicht bekannt, ist es nur nötig, die Charakteristikdaten durch eine tatsächliche Messung zu erhalten. Anstatt dem γ-Achsenstrom iγ an die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 einzugeben, kann der Spannungsbefehl iγ*, der von der Magnetfluss-Steuervorrichtung 5 ausgegeben wird, verwendet werden.The magnetic state estimator 8th preliminarily stores an image (map) or an equation indicating the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm caused by a temperature change at the time when a predetermined magnetic flux command Φ * and δ axes Stream command iδ * be given; When the γ-axis iγ is input thereto, the magnetic state estimating device takes 8th Referring to the figure or equation, and outputs a permanent magnet magnetic flux estimate Φm0. The previous map or equation is preliminarily obtained by using characteristic data of the synchronous motor 1 when the characteristics (such as an inductance change and a magnetic demagnetization characteristic) of the synchronous motor 1 are known by an analysis or the like; if not known, it is only necessary to obtain the characteristic data by an actual measurement. Instead of the γ-axis current iγ to the magnetic state estimating device 8th can input the voltage command iγ *, that of the magnetic flux control device 5 is spent.
5 ist eine Konzeptabbildung, die ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-magnetischen Fluss Φm darstellt unter der Bedingung eines vorbestimmten magnetischen Flussbefehls Φ* und eines vorbestimmten δ-Achsen-Strombefehls iδ*. 5, in der die Abzisse den γ-Achsenstrom iγ bezeichnet und die Ordinate den Permanentmagneten-Magnetfluss Φm bezeichnet, stellt die Korrelation zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-magnetischen Fluss Φm dar. Die Charakteristik der 5 mit dem vorbestimmten magnetischen Flussbefehl Φ* an dem vorbestimmten δ-Achsen-Strombefehl iδ* ist vorläufig als Abbildung (Gleichung) gespeichert; dann werden die gleichen Spannungsbefehle (Φ* und iδ*) gegeben, um den Synchronmotor 1 anzutreiben, so dass es ermöglicht wird, dass der Permanentmagneten-magnetischen Fluss Φm aus dem γ-Achsenstrom iγ abgeschätzt wird und dann der abgeschätzte Wert Φm0 ausgegeben wird. 5 FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an example of the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm under the condition of a predetermined magnetic flux command Φ * and a predetermined δ-axis current command iδ *. 5 in which the abscissa denotes the γ-axis current iγ and the ordinate denotes the permanent magnet magnetic flux Φm, the correlation between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm represents. The characteristic of 5 with the predetermined magnetic flux command Φ * at the predetermined δ-axis current command iδ * is preliminarily stored as a map (equation); then the same voltage commands (Φ * and iδ *) are given to the synchronous motor 1 so as to allow the permanent magnet magnetic flux Φm to be estimated from the γ-axis current iγ and then to output the estimated value Φm0.
Zusätzlich kann es erlaubt werden, dass, wie in 6 dargestellt, die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 mit einem Magnetzustands-Referenzmittel 81 (81a bis 83c in dem in 6 gezeigten Beispiel) ausgestattet ist, die Karten oder Abbildungen enthalten, die jeweilige Korrelationen zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-magnetischen Fluss (Abschätzwert Φm0) für zwei oder mehr Steuerbefehle darstellt, das heißt Steuerbefehle, die konfiguriert sind mit Paaren des magnetischen Flussbefehls Φ* und des δ-Achsen-Strombefehls iδ*.In addition, it may be allowed that, as in 6 shown, the magnetic state estimator 8th with a magnetic state reference means 81 ( 81a to 83c in the 6 shown) containing maps or maps representing respective correlations between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux (estimated value Φm0) for two or more control commands, that is, control commands configured with pairs of the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ *.
Wenn, wie in 6 dargestellt, die Permanentmagneten-magnetischen Flussschätzwerte Φm0 ausgegeben werden, basierend auf dem γ-Achsenstrom iγ, für jede der zwei oder mehr Steuerbefehle, die mit den Paaren des magnetischen Flussbefehls Φ* und des δ-Achsenstroms iδ* konfiguriert sind, wird es ermöglicht, dass, wenn der magnetische Fluss der Temperatur des Permanentmagneten abgeschätzt wird, der Grad der Flexibilität beim Ausgeben des Paars des magnetischen Flussbefehls Φ* und des δ-Achsen-Strombefehls iδ* erhöht wird, das heißt der Flexibilitätsgrad des Ausgangsdrehmoments wird beim Durchführen der Abschätzung erhöht.If, as in 6 4, the permanent magnet magnetic flux estimates Φm0 are output based on the γ-axis current iγ, for each of the two or more control commands configured with the pairs of the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current iδ *, it is possible to That is, when the magnetic flux of the temperature of the permanent magnet is estimated, the degree of flexibility in outputting the pair of the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ * is increased, that is, the degree of flexibility of the output torque is increased in performing the estimation ,
Wenn zu einer Zeit, wenn der Synchronmotor 1 angetrieben wird, Steuerbefehle (Φ*, Iδ*) existieren, die mit einer Steuerbefehlbedingungen in dem zwei oder mehr vorläufig bereitgestellten magnetischen Zustandsreferenzmittel übereinstimmen, kann der Permanentmagneten-Magnetifluss-Abschätzwert Φma0 ausgegeben werden durch Bezugnahme auf den γ-Achsenstrom iγ der Abbildung (oder dergleichen) in dem magnetischen Bedingungsreferenzmittel 81, dessen Steuerbefehlbedingungen mit den Steuerbefehlen übereinstimmen. In dem Fall, dass keine Steuerbefehle zu der Zeit, wenn der Synchronmotor 1 angetrieben wird, mit den Steuerbefehlbedingungen in jeder der vorläufig bereitgestellten Magnet-Bedingungsreferenzmittel 81 übereinstimmen, ist es nur nötig, den Magnetischer-Fluss-Schätzwert in dem unmittelbar vorausgehenden Abschätzbetrieb zu halten, anstelle einer Durchführung des Permanentmagneten-Magnetflussabschätzbetriebs, und den vorhergehenden Magnetflussschätzwert als den Permanentmagneten-Magnetflussschätzwert Φm0 auszugeben. Wenn Spannungsbefehlbedingungen existieren, in dem vorläufig bereitgestellten Magnet-Bedingungsreferenzmittel 81, die mit dem Drehmoment (d. h. dem Produkt des Magnetflussbefehls Φ* und dem δ-Achsen-Strombefehl iδ*) übereinstimmen, ist es alternativ nur nötig, eine Verarbeitung zu implementieren, in der die Steuerbefehle geändert werden zu den Bedingungen des magnetischen Flussbefehls Φ* und des δ-Achsenstrombefehls iδ* in dem vorhergehenden magnetischen Bedingungsreferenzmittel 81 und dann wird in der Permanentmagnet-magnetische Flussabschätzbetrieb durchgeführt.If at a time when the synchronous motor 1 is driven, control commands (Φ *, Iδ *) exist which coincide with a control command condition in the two or more preliminarily provided magnetic state reference means, the permanent magnet magnetic flux estimated value Φma0 can be output by referring to the γ-axis current iγ of the figure (or the like) in the magnetic condition reference means 81 whose control command conditions match the control commands. In the event that no control commands at the time when the synchronous motor 1 is driven with the control command conditions in each of the provisionally provided magnetic condition reference means 81 It is only necessary to match the magnetic flux estimate in the immediately preceding one Instead of performing the permanent magnet magnetic flux estimation operation, and output the previous magnetic flux estimated value as the permanent magnet magnetic flux estimated value Φm0. When voltage command conditions exist, in the preliminarily provided magnetic condition reference means 81 alternatively coinciding with the torque (ie, the product of the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ *), it is only necessary to implement a processing in which the control commands are changed to the conditions of the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ * in the preceding magnetic condition reference means 81 and then performed in the permanent magnet magnetic flux estimation operation.
Durch Verwenden einer Vektorabbildung des Synchronmotors wird hier das Prinzip erklärt, in dem, wenn als vorbestimmte Steuerbefehle der Magnetflussbefehl Φ* und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* gegeben werden, der Permanentmagnet-Magnetfluss Φm basierend auf dem γ-Achsenstrom iγ abgeschätzt werden kann. 7 ist ein Satz von beispielhaften Abbildungen, die die Differenz darstellen zwischen einer Vektor-Abbildung in dem Referenzzustand und einer Vektor-Abbildung zu einer Zeit, wenn eine Demagnetisierung verursacht wird, in dem Zustand, in dem der magnetische Flussbefehl Φ* und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* konstant sind, in einer Vektor-Abbildung eines Synchronmotors mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten. 7(A) ist eine Vektor-Abbildung zu einer Zeit, wenn der Permanentmagnet in dem Referenzzustand ist, das heißt keine Magnetisierung in dem Permanentmagnet verursacht wird; 7(B) ist eine Vektor-Abbildung zu einer Zeit, wenn der magnetische Fluss sich verringert um einen Betrag entsprechend der Demagnetisierung des Permanentmagneten, veranlasst durch einen Temperaturanstieg in dem Synchronmotor 1, das heißt durch ΔΦmag, wenn der Permanentmagnet in einem stabilen Zustand ist, wo der Betrag |Φ| des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses und der δ-Achsenstrom iδ konstant sind unter der Annahme, dass der magnetische Fluss Φ* und der δ-Achsen-Strombefehl iδ*, die vorbestimmte Steuerbefehle sind, konstant sind, das heißt gewünscht gesteuert werden.By using a vector image of the synchronous motor, the principle is explained here in which, when given as predetermined control commands the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ *, the permanent magnet magnetic flux Φm can be estimated based on the γ-axis current iγ , 7 FIG. 15 is a set of exemplary maps representing the difference between a vector map in the reference state and a vector map at a time when demagnetization is caused, in the state where the magnetic flux command φ * and the δ axis - Current command iδ * are constant, in a vector image of a synchronous motor with a magnetic permanent magnet. 7 (A) is a vector image at a time when the permanent magnet is in the reference state, that is, no magnetization is caused in the permanent magnet; 7 (B) is a vector map at a time when the magnetic flux decreases by an amount corresponding to the demagnetization of the permanent magnet caused by a temperature rise in the synchronous motor 1 , that is, by ΔΦmag, when the permanent magnet is in a stable state, where the amount | Φ | of the magnetic flux connected to the armature and the δ-axis current iδ are constant on the assumption that the magnetic flux Φ * and the δ-axis current command iδ *, which are predetermined control commands, are constant, that is, desired to be controlled.
Die vorhergehende Demagnetisierung des Permanentmagneten ändert die Richtung des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses Φ, das heißt die Richtung der γ-Achse; deshalb tritt eine Änderung auf zwischen dem Vor-Demagnetisierungs-γ-Achsenstrom iγ und dem Nach-Demagnetisierungs-γ-Achsenstrom iγ, sogar wenn der magnetische Flussbefehl Φ* und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* konstant gehalten werden. Eine Unterdrückung einer Änderung des γ-Achsenstroms iγ macht es möglich, den Permanentmagneten-magnetischen Fluss Φm davon abzuhalten, sich zu ändern. Im Prinzip ermöglicht es sogar die Konfiguration, die aus nur der Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 besteht, den Permanentmagneten-Magnetfluss Φm abzuschätzen; die Größe einer Änderung in dem magnetischen Fluss des Magneten, verursacht durch die Permanentmagneten-Magnetisierung aufgrund eines Temperaturanstiegs in dem Synchronmotor 1, ist nicht groß; deshalb ist es nötig, dass die vorhergehende Änderung in dem Anker-Reaktionsmagnetfluss Φa aufgrund einer Änderung des Ankerstroms genau erfasst wird und dann der Zusammenhang zwischen der γ-Achsenstrom γ und dem Permanentmagnet-magnetischen Fluss Φm in vorbestimmten Zuständen der Steuerbefehle (Φ*, iδ*) erhalten wird.The previous demagnetization of the permanent magnet changes the direction of the magnetic flux Φ associated with the armature, that is, the direction of the γ axis; Therefore, a change occurs between the pre-demagnetizing γ-axis current iγ and the post-demagnetizing γ-axis current iγ even when the magnetic flux command φ * and the δ-axis current command iδ * are kept constant. Suppression of a change of the γ-axis current iγ makes it possible to prevent the permanent magnet magnetic flux Φm from changing. In principle, it even enables the configuration consisting of only the magnetic state estimator 8th is to estimate the permanent magnet magnetic flux Φm; the magnitude of a change in the magnetic flux of the magnet caused by the permanent magnet magnetization due to a temperature rise in the synchronous motor 1 , is not big; therefore, it is necessary that the foregoing change in the armature reaction magnetic flux Φa be accurately detected due to a change in the armature current, and then the relationship between the γ-axis current γ and the permanent magnet magnetic flux Φm in predetermined states of the control commands (Φ *, iδ *).
Die Größe des Anker-Reaktionsmagnetflusses Φa hängt ab von dem Ankerstrom und der d-Achsen-Induktanz Ld oder der q-Achsen-Induktanz Lq. Wenn basierend auf Charakteristikdaten über den Synchronmotor 1, die vorläufig aus einer Analyse erhalten werden, der Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom γ und dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm, der verursacht wird durch eine Temperaturänderung zu einer Zeit, wenn vorbestimmte Steuerbefehle (Φ* und iδ*) gegeben werden, erhalten wird, wird die Größe des Anker-Reaktionsmagnetflusses Φa fehlerhaft abgeschätzt, wenn es einen Fehler in einem der Induktanzwerte gibt; deshalb kann kein genauer Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-magnetischen Fluss Φm erhalten werden und somit kann der Permanentmagnet-Magnetfluss Φm basierend auf einer fehlerhaften Abbildung oder dergleichen abgeschätzt werden.The magnitude of the armature reaction magnetic flux Φa depends on the armature current and the d-axis inductance Ld or the q-axis inductance Lq. When based on characteristics data about the synchronous motor 1 which are preliminarily obtained from an analysis, the relationship between the γ-axis current γ and the permanent magnet magnetic flux Φm caused by a temperature change at a time when predetermined control commands (Φ * and iδ *) are given is obtained; the magnitude of the armature reaction magnetic flux Φa is erroneously estimated when there is an error in one of the inductance values; therefore, no precise relationship can be obtained between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm, and thus the permanent magnet magnetic flux Φm can be estimated based on a defective map or the like.
Falls eine Vielzahl von Synchronmotoren mit der gleichen Leistungsfähigkeit und Spezifikation verwendet werden, ist es ideal, dass der Widerstand R, die d-Achsen-Induktanz Ld oder die q-Achsen-Induktanz Lq, und die Werte des Permanentmagneten-Magnetflusses bei einer Re ferenztemperatur die gleichen sind; weil in der Praxis individuelle Ungleichheiten existieren, ändert sich der Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom γ und dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm abhängig von den individuellen Ungleichheiten. Sogar wenn eine der Vielzahl von Synchronmotoren mit der gleichen Leistungsfähigkeit und Spezifikation entnommen wird und Charakteristikdaten durch tatsächliche Messungen gesammelt werden, um die vorangehende Karte oder Gleichung zu erhalten, stimmt zum Beispiel der Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm für die gleichen Steuerbefehle nicht notwendiger Weise mit der vorhergehenden Abbildung (Gleichung) in einer anderen entnommenen Synchronmotor überein, aufgrund der individuellen Unterschiede.If a plurality of synchronous motors having the same performance and specification are used, it is ideal that the resistance R, the d-axis inductance Ld or the q-axis inductance Lq, and the values of the permanent magnet magnetic flux at a reference temperature the same ones are; because individual inequalities exist in practice, the relationship between the γ-axis current γ and the permanent magnet magnetic flux Φm changes depending on the individual inequalities. For example, even if one of the plurality of synchronous motors having the same performance and specification is taken out and characteristic data is collected by actual measurements to obtain the foregoing map or equation, the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm is true the same control commands do not necessarily coincide with the previous figure (equation) in another synchronous motor taken, due to the individual differences.
Dementsprechend ist es wünschenswert, einen Abschätzfehler zu korrigieren in dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm, der verursacht wird durch die individuellen Unterschiede oder den Induktanzfehler des Synchronmotors 1; somit ist eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung auf solch eine Weise konfiguriert, dass das Magnetzustands-Korrekturmittel 9 eine Korrektur anwendet entsprechend dem Abschätzfehler auf den von dem Magnetzustands-Abschätzmittel 8 abgeschätzten Permanentmagneten-Magnetfluss-Schätzwert Φm0 zu einer Zeit, wenn vorbestimmte Steuerbefehle (Φ* und iδ*) gegeben werden. Accordingly, it is desirable to correct an estimation error in the permanent magnet magnetic flux Φm caused by the individual difference or the inductance error of the synchronous motor 1 ; Thus, a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is configured in such a manner that the magnetic state correcting means 9 applies a correction corresponding to the estimation error to that of the magnetic state estimating means 8th estimated permanent magnet magnetic flux estimate Φm0 at a time when predetermined control commands (Φ * and iδ *) are given.
In der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung werden zwei Betriebsmodi spezifiziert; das heißt ”ein Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus”, in dem ein Korrekturwert ΔΦm berechnet wird zum Korrigieren eines Abschätzfehlers, in dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm, der verursacht wird durch die individuellen Unterschiede oder den Induktanzfehler des Synchronmotors 1, und ein ”Magnetzustands-Abschätzmodus” in dem, nachdem vorbestimmte Steuerbefehle (Φ* und iδ*) gegeben werden und die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 den Permanentmagneten-Magnetfluss Φm abschätzt, das Magnetzustands-Korrekturmittel 9 eine Korrektur anwendet entsprechend dem vorhergehenden Korrekturwert ΔΦm auf den Abschätzwert Φm0 und dann den korrigierten Permanentmagneten-Magnetfluss Φmag ausgegeben wird.In the synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention, two operation modes are specified; that is, "a magnetic state correction value calculation mode" in which a correction value ΔΦm is calculated for correcting an estimation error in the permanent magnet magnetic flux Φm caused by the individual difference or the inductance error of the synchronous motor 1 , and a "magnetic state estimation mode" in which after predetermined control commands (Φ * and iδ *) are given and the magnetic state estimating device 8th estimates the permanent magnet magnetic flux Φm, the magnetic state correcting means 9 applies a correction corresponding to the previous correction value ΔΦm to the estimated value Φm0, and then outputs the corrected permanent magnet magnetic flux Φmag.
Um die zwei Modi zu spezifizieren, werden die zwei vorhergehenden Modi eingestellt durch variable Modi in der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Es muss nicht gesagt werden, dass es erlaubt werden kann, dass ein Modus existiert, der sich von den vorhergehenden zwei Modi unterscheidet und in dem weder der Korrekturwert ΔΦm berechnet wird, noch der Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φm ausgegeben wird.To specify the two modes, the two preceding modes are set by variable modes in the synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. Needless to say, it may be allowed to exist in a mode different from the previous two modes and in which neither the correction value ΔΦm is calculated nor the permanent magnet magnetic flux estimate Φm is output.
Zunächst wird der ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” erläutert, in dem der Korrekturwert ΔΦm zum Korrigieren eines Schätzfehlers in dem Permanentmagneten-Magnetfluss Φm berechnet wird.First, the "magnetic state correction value calculation mode" in which the correction value ΔΦm for correcting an estimation error in the permanent magnet magnetic flux Φm is calculated will be explained.
Wie in dem ersten Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” wird ein Nicht-Energiezuführungszustand erzeugt, in dem kein Strom in den Synchronmotor fließt, und dann wird in dieser Situation die Größe des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses Φ erhalten durch die mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4. Wenn der Synchronmotor nicht mit Energie versorgt wird, wird der mit dem Anker verbundene Magnetfluss gebildet nur mit dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm; deshalb stimmen der Betrag |Φ| des mit dem Anker verbundenen magnetischen Flusses und die Größe des Permanentmagnet-Magnetflusses Φm miteinander überein.As in the first step of the "magnetic state correction value calculation mode", a non-energized state is generated in which no current flows in the synchronous motor, and then, in this situation, the magnitude of the armature-associated magnetic flux Φ is obtained by the one Anchor connected magnetic flux estimator 4 , When the synchronous motor is not energized, the magnetic flux connected to the armature is formed only with the permanent magnet magnetic flux Φm; therefore the amount | Φ | of the magnetic flux connected to the armature and the size of the permanent magnet magnetic flux Φm coincide with each other.
Deshalb werden die Strombefehle iγ* und iδ* auf der γ-δ-Achse, die die Eingaben der Stromsteuervorrichtung 6 sind, eingestellt auf solch eine Weise, dass der Ankerstrom des Synchronmotors 1 Null wird (d. h. iγ* = iδ* = 0), so dass die Ausgabe Φ0 der mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4 gleich dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm wird.Therefore, the current commands iγ * and iδ * on the γ-δ axis, which are the inputs of the current control device 6 are set in such a way that the armature current of the synchronous motor 1 Becomes zero (ie, iγ * = iδ * = 0), so that the output Φ0 of the magnetic flux estimator connected to the armature 4 becomes equal to the permanent magnet magnetic flux Φm.
Weil der Synchronmotor nicht mit Energie versorgt wird, ist die Ausgabe Φ0 der mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4 nicht dem Effekt der Induktanz und dem Effekt der Spannungsausgabe-Genauigkeit unterworfen, von einem Spannungswandlungsmittel 2, das auf einer bekannten Totzeit abhängt; somit stimmt die Ausgabe Φ0 der mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4 ungefähr mit dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm überein. Um einen Nicht-Energiezuführungszustand für den Synchronmotor zu erzeugen, muss dessen Geschwindigkeit in einem Bereich sein, in dem die (unbelastete) Induktionsspannung, die in dem Anker des Motors 1 erzeugt wird, gleich oder kleiner als die ausgebbare Spannung des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 ist. In einem Geschwindigkeitsbereich, in dem die (unbelastete) Induktanzspannung, die in dem Anker des Synchronmotors 1 erzeugt wird, die ausgebbare Spannung des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 übersteigt, ist es nötig, einen Schwächungs-Magnetfluss-Strom zu erzeugen zum Unterdrücken wenigstens des Anstiegs des Induktionsspannungsflusses in der Ankerwicklung; deshalb kann der Nicht-Energiezuführungszustand nicht erzeugt werden.Because the synchronous motor is not powered, the output Φ0 is the magnetic flux estimator connected to the armature 4 not subject to the effect of the inductance and the effect of the voltage output accuracy of a voltage conversion means 2 which depends on a known dead time; thus, the output Φ0 of the armature-connected magnetic flux estimator is correct 4 approximately coincident with the permanent magnet magnetic flux Φm. In order to produce a non-energized state for the synchronous motor, its speed must be within a range in which the (unloaded) induction voltage present in the armature of the motor 1 is generated, equal to or smaller than the output voltage of the electric power conversion means 2 is. In a speed range in which the (unloaded) inductance voltage in the armature of the synchronous motor 1 is generated, the output voltage of the electric power conversion means 2 is exceeded, it is necessary to generate an attenuation magnetic flux current for suppressing at least the rise of the induced voltage flux in the armature winding; therefore, the non-energized state can not be generated.
Um es zu ermöglichen, den ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” einzustellen, muss dessen Geschwindigkeit in einem Bereich ist, in dem die (unbelastete) Induktionsspannung, die in dem Anker des Synchronmotors 1 erzeugt wird, gleich oder kleiner als die ausgebbare Spannung des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 ist.In order to make it possible to set the "magnetic state correction value calculation mode", its speed must be in a range in which the (unloaded) induction voltage in the armature of the synchronous motor 1 is generated, equal to or smaller than the output voltage of the electric power conversion means 2 is.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen des Synchronmotors in einen Nicht-Energiezuführungszustand wird hier basierend auf der Konfiguration der Stromsteuervorrichtung 6 erläutert. 8 ist eine Abbildung, die ein Beispiel der Konfiguration der Stromsteuervorrichtung 6 in 1 oder 3 zeigt. Falls in der Stromsteuervorrichtung 6 eine bekannte Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) implementiert ist, wenn zum Beispiel der variable Modus in 8 ”0” ist, und der erste Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” eingestellt, und wenn der variable Modus ”1” ist, wird der nachher genannte zweite Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” oder des ”Magnetzustands-Schätzmodus” eingestellt; wenn als der variable Modus ”0” eingegeben wird, wird ”0” als jeder der Strombefehle iγ* und iδ* auf der γ-δ-Achse ausgewählt, und wenn als der variable Modus ”1” eingegeben wird, werden (die Werte von) iγ* und iδ* ausgewählt, wie in dem Fall des Normalbetriebs. In 8 werden die Auswahlbetriebe für iδ* und iγ* gezeigt durch Verwenden der Schalter 22a bzw. 22b; andere Mittel, die die gleichen Funktionen aufweisen, können jedoch verwendet werden. basierend auf der Differenz zwischen den (Werten von) Strombefehlen iγ* und iδ* und der γ-δ-Achse und den Strömen i-γ-Achse und i-δ-Achse, wird die Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) durchgeführt durch die PI-Steuerungen 23a und 23b, so dass die Spannungsbefehle vγ* und vδ* auf der γ-δ-Achse erzeugt werden und, wenn der Modus ”0” ist, das heißt in dem ersten Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus”, wird der Synchronmotor gesteuert, um in den Nicht-Energiezuführungszustand zu kommen. An example of a method for setting the synchronous motor in a non-energized state is here based on the configuration of the current control device 6 explained. 8th FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the power control device 6 in 1 or 3 shows. If in the power control device 6 a known proportional-integral (PI) control is implemented when, for example, the variable mode in 8th Is "0" and the first step of the "magnetic state correction value calculation mode" is set, and when the variable mode is "1", the after-mentioned second step of the "magnetic state correction value calculation mode" or "magnetic state estimation mode"set; when "0" is inputted as the variable mode, "0" is selected as each of the current commands iγ * and iδ * on the γ-δ axis, and when "1" is inputted as the variable mode, (the values of ) iγ * and iδ * are selected as in the case of normal operation. In 8th For example, the selections for iδ * and iγ * are shown by using the switches 22a respectively. 22b ; however, other means having the same functions may be used. based on the difference between the (values of) current commands iγ * and iδ * and the γ-δ-axis and the currents i-γ-axis and i-δ-axis, the proportional-integral-control (PI-control) performed by the PI controllers 23a and 23b so that the voltage commands vγ * and vδ * are generated on the γ-δ axis, and when the mode is "0", that is, in the first step of the "magnetic state correction value calculation mode", the synchronous motor is controlled to to come into the non-energetic state.
Als Nächstes wird als der zweite Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” der Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm1) erhalten zu einer Zeit, wenn als vorbestimmte Steuerbefehle der Magnetflussbefehl Φ* (= Φ1) und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i1) gegeben sind.Next, as the second step of the "magnetic state correction value calculation mode", the correction value ΔΦm (= ΔΦm1) is obtained at a time when the predetermined command commands are the magnetic flux command Φ * (= Φ1) and the δ-axis current command iδ * (= i1) are given.
Im Allgemeinen ist die (Zeitkonstante der) Temperaturänderung in dem Permanentmagneten kleiner als die (Zeitkonstante der) Temperaturänderung in der Ankerwicklung; deshalb werden der erste Schritt und der zweite Schritt bevorzugter Weise kontinuierlich implementiert zu einer Zeit, wenn die Temperaturänderung in dem Permanentmagnet klein ist, so dass die Temperatur-(Magnetfluss)Änderung in dem Permanentmagneten fast vernachlässigt werden kann. In dem zweiten Schritt werden der Magnetflussbefehl Φ* (= Φ1) und der δ-Achsenstrombefehl iδ* (= i1) gegeben; basierend auf einer Abbildung (Gleichung), die vorläufig erzeugt wird in dem Zustand des vorhergehenden Magnetflussbefehls und des δ-Achsen-Strombefehls und der Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm anzeigt, erhält die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 dann den Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φm0 (= Φm1). Falls in den ersten und zweiten Schritten sich die Permanentmagnettemperatur (Magnetfluss) nicht ändert und die vorhergehende Abbildung genau erhalten werden kann, stimmt die Ausgabe Φ0 der mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4, die in dem ersten Schritt erhalten wird, mit dem in dem zweiten Schritt erhaltenen Permanentmagnet-Magnetfluss-Abschätzwert Φm0 überein.In general, the (time constant of) the temperature change in the permanent magnet is smaller than the (time constant of) the temperature change in the armature winding; therefore, the first step and the second step are preferably continuously implemented at a time when the temperature change in the permanent magnet is small, so that the temperature (magnetic flux) change in the permanent magnet can be almost neglected. In the second step, the magnetic flux command Φ * (= Φ1) and the δ-axis current command iδ * (= i1) are given; Based on a map (equation) preliminarily generated in the state of the previous magnetic flux command and the δ-axis current command and the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm, the magnetic state estimating device obtains 8th then the permanent magnet magnetic flux estimate Φm0 (= Φm1). In the first and second steps, if the permanent magnet temperature (magnetic flux) does not change and the previous map can be accurately obtained, the output Φ0 of the armature-connected magnetic flux estimator is correct 4 obtained in the first step coincides with the permanent magnet magnetic flux estimated value Φm0 obtained in the second step.
Wenn die vorhergehende Abbildung (Gleichung) einen Fehler enthält, der durch individuelle Unterschiede oder einen Induktanzfehler verursacht wird, tritt jedoch eine fehlerhafte Differenz zwischen Φ0 und Φm1 auf; durch Korrigieren der fehlerhaften Differenz zwischen Φ0 und Φm1, kann somit der Magnetfluss genau abgeschätzt werden, sogar wenn die vorhergehende Abbildung (Gleichung) einen Fehler enthält. Dementsprechend wird die Differenz zwischen Φ0 und Φm1 erhalten, so dass der Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm1) in dem Zustand eines Magnetflussbefehls Φ* (= Φ1) und dem δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i1) erhalten wird und dann der Wert von ΔΦm1 gespeichert wird.If the previous figure (equation) contains an error caused by individual differences or an inductance error, however, an erroneous difference occurs between Φ0 and Φm1; Thus, by correcting the erroneous difference between Φ0 and Φm1, even if the previous map (equation) contains an error, the magnetic flux can be accurately estimated. Accordingly, the difference between Φ0 and Φm1 is obtained, so that the correction value ΔΦm (= ΔΦm1) in the state of a magnetic flux command Φ * (= Φ1) and the δ-axis current command iδ * (= i1) is obtained and then the value of ΔΦm1 is stored.
Bis hierhin wurde eine Abfolge des Betriebs des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” beschrieben.So far, a sequence of operation of the "magnetic state correction value calculation mode" has been described.
Als Nächstes wird der Betrieb des ”Magnetzustands-Abschätzmodus” erläutert werden.Next, the operation of the "magnetic state estimation mode" will be explained.
Der gleiche Zustand zu einer Zeit, wenn in dem vorhergehenden ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” der Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm1) erhalten wird, das heißt der Magnetflussbefehl Φ* (= Φ1) und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i1) gegeben sind; dann nimmt die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8 Bezug auf den γ-Achsenstrom iγ, der geflossen ist in dem Zustand der Steuerbefehle, in einer Abbildung (Gleichung), die den Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm anzeigt, und gibt dann den Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φm0 (= Φm1') aus. Wenn die Magnettemperatur in dem ”Magnetzustand-Schätzmodus” und die Magnettemperatur in dem ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” voneinander abweichen, tritt eine Differenz zwischen den vorhergehenden Φm1 und Φm1' auf, die einer Magnetflussänderung entspricht, die durch die Magnettemperatur verursach wird.The same state at a time when in the foregoing "magnetic state correction value calculation mode" the correction value ΔΦm (= ΔΦm1) is obtained, that is, the magnetic flux command Φ * (= Φ1) and the δ-axis current command iδ * (= i1 ) given are; then the magnetic state estimator takes 8th Referring to the γ-axis current i γ, which has flowed in the state of the control commands, in a map (equation) indicating the relationship between the γ-axis current i γ and the permanent magnet magnetic flux φm, and then outputs the permanent magnet magnetic flux estimated value Φm0 (= Φm1 '). When the magnetic temperature in the "magnetic state estimation mode" and the magnetic temperature in the "magnetic state correction value calculation mode" deviate from each other, a difference between the previous Φm1 and Φm1 'corresponding to a magnetic flux change caused by the magnet temperature occurs.
Als dem (korrelierten) Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φmag gibt das Magnetzustands-Ausgabemittel 7 den Wert (Φm1' + ΔΦm1) aus, der erhalten wird durch Korrigieren des ausgegebenen Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwerts Φm1' um den Korrekturwert ΔΦm1. 9 zeigt die jeweiligen Magnetfluss-Schätzbetriebe in dem ”Magnetzustand-Schätzmodus” und dem ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus”; 9 ist eine Abbildung, die jeweilige Beispiele von Zeitverläufen des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” und des ”Magnetzustand-Schätzmodus” in der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. As the (correlated) permanent magnet magnetic flux estimated value φmag, there is the magnetic state output means 7 the value (Φm1 '+ ΔΦm1) obtained by correcting the output permanent magnetic flux estimate Φm1' by the correction value ΔΦm1. 9 Fig. 14 shows the respective magnetic flux estimation operations in the "magnetic state estimation mode" and the "magnetic state correction value calculation mode"; 9 FIG. 13 is a diagram showing respective examples of time histories of the "magnetic state correction value calculation mode" and the "magnetic state estimation mode" in the synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention.
Das Folgende ist die Zusammenfassung der Betriebe der Magnetzustands-Schätzvorrichtung 8 und des Magnetzustands-Korrekturmittels 9 in dem ”Magnetzustand-Schätzmodus” und dem ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus”, in dem angenommen wird, dass ein Magnetflussbefehl Φ* (= Φ1) und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i1) gegeben sind.
- – Der ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus”
- • Die Magnetzustands-Abschätzvorrichtung 8
Der erste Schritt: Sie kann nicht betrieben werden.
Der zweie Schritt: Sie gibt Φm0 (= Φm1) aus.
- • Das Magnetzustands-Korrekturmittel 9
Der erste Schritt: Es hält die Ausgabe |Φ| (= Φ0) der mit dem Anker verbundenen Magnetfluss-Abschätzvorrichtung 4.
Der zweite Schritt: Es hält den Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm1), der aus der Differenz zwischen Φ0 und Φm1 erhalten wird.
- – Der ”Magnetzustand-Schätzmodus”
- • Das Magnetzustands-Schätzvorrichtung 8: Sie gibt Φm0 (= Φm1) aus.
- • Das Magnetzustands-Korrekturmittel 9: Es gibt den Korrekturbetrag ΔΦm1 für Φm1' aus.
The following is the summary of the magnetic state estimator operations 8th and the magnetic state correcting means 9 in the "magnetic state estimation mode" and the "magnetic state correction value calculation mode" in which it is assumed that a magnetic flux command Φ * (= Φ1) and the δ-axis current command iδ * (= i1) are given. - The "magnetic state correction value calculation mode"
- • The magnetic state estimator 8th The first step: It can not be operated. The second step: It outputs Φm0 (= Φm1).
- The magnetic state correction means 9 The first step: it holds the output | Φ | (= Φ0) of the magnetic flux estimator connected to the armature 4 , The second step: It holds the correction value ΔΦm (= ΔΦm1), which is obtained from the difference between Φ0 and Φm1.
- - The "magnetic state estimation mode"
- • The magnetic state estimator 8th : It outputs Φm0 (= Φm1).
- The magnetic state correction means 9 : It outputs the correction amount ΔΦm1 for Φm1 '.
Falls die Magnetzustands-Schätzvorrichtung 8, die das Magnetzustands-Referenzmittel 81 für jede der Vielzahl von Steuerbefehlen, bestehend aus Paaren von dem Magnetflussbefehl φ* und dem δ-Achsen-Strombefehl iδ*, die in 6 dargestellt sind, ist es nur nötig, den Korrekturwert δφm für jede der Steuerbefehle in dem zweiten Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” zu erhalten.If the magnetic state estimator 8th containing the magnetic state reference 81 for each of the plurality of control commands consisting of pairs of the magnetic flux command φ * and the δ-axis current command iδ *, which in 6 It is only necessary to obtain the correction value δφm for each of the control commands in the second step of the "magnetic state correction value calculation mode".
10 ist eine Abbildung, die ein Beispiel eines Zeitablaufs des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” in der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, falls die Magnetzustands-Schätzvorrichtung 8 bereitgestellt wird, die das Magnetzustands-Referenzmittel 81 für jede der Vielzahl von Steuerbefehlen enthält. 10 FIG. 15 is a diagram showing an example of a timing of the "magnetic state correction value calculation mode" in the synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention, if the magnetic state estimating device 8th provided with the magnetic state reference means 81 for each of the plurality of control commands.
In 10 wird der erste Schritt des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” auf die gleiche Weise wie oben beschrieben implementiert; als der zweite Schritt werden zunächst der Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm1) zu der Zeit, wenn als vorbestimmte Steuerbefehle der Magnetflussbefehl Φ* (= Φ1) und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i1) gegeben werden, auf die gleiche Weise wie oben beschrieben erhalten. Weiterhin werden der Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm2) zu einer Zeit, wenn der Magnetflussbefehl Φ* (= Φ2) und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i2), die verschieden von der vorhergehenden Befehlen sind, gegeben werden, auf die gleiche Weise wie oben beschrieben erhalten. Weiterhin wird der Korrekturwert ΔΦm (= ΔΦm3) auf die gleiche Weise wie oben beschrieben erhalten zu einer Zeit, wenn der Magnetflussbefehl Φ* (= Φ3) und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* (= i3), die verschieden von der vorhergehenden Befehlen sind, gegeben werden. Hinsichtlich der jeweiligen Steuerbefehle in dem Magnetzustands-Referenzmittel, werden diese Arbeitspunke Stromquelle implementiert in eine Zeitperiode, die keinen Anstieg der Permanentmagnet-Temperatur hervorruft, um die Korrekturwert ΔΦm für jeden der vorhergehenden Steuerbefehle zu erhalten und zu speichern.In 10 the first step of the "magnetic state correction value calculation mode" is implemented in the same manner as described above; as the second step, first, the correction value ΔΦm (= ΔΦm1) at the time when the magnetic flux command Φ * (= Φ1) and the δ-axis current command iδ * (= i1) are given as predetermined control commands in the same manner as obtained above. Further, the correction value ΔΦm (= ΔΦm2) at a time when the magnetic flux command Φ * (= Φ2) and the δ-axis current command iδ * (= i2) other than the previous commands are given are the same Obtained as described above. Further, the correction value ΔΦm (= ΔΦm3) is obtained in the same manner as described above at a time when the magnetic flux command Φ * (= Φ3) and the δ-axis current command iδ * (= i3) other than the previous commands are to be given. With respect to the respective control commands in the magnetic state reference means, these power source current sources are implemented in a period of time which does not cause a rise in the permanent magnet temperature to obtain and store the correction value ΔΦm for each of the preceding control commands.
Der durch die individuellen Unterschiede oder den Induktanzfehler verursachte Fehler hängt kaum ab von der Rotationsgeschwindigkeit des Synchronmotors 1; um die Permanentmagnet-Temperatur davon abzuhalten, zu steigen, ist. es geeignet, dass, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Synchronmotors 1 niedrig ist, die Korrekturwert ΔΦm Stromquelle erhalten werden, so dass der Eisenverlust in dem Synchronmotor 1 verringert wird und eine von dem Eisenverlust verursachte Wärmeerzeugung unterdrückt wird.The error caused by the individual differences or the inductance error hardly depends on the rotation speed of the synchronous motor 1 ; so as to prevent the permanent magnet temperature from rising. It is suitable that when the rotational speed of the synchronous motor 1 is low, the correction value ΔΦm current source can be obtained, so that the iron loss in the synchronous motor 1 is reduced and a heat loss caused by the iron loss is suppressed.
In dem ”Magnetzustand-Schätzmodus” wird ein Paar der Steuerbefehle (Φ* und iδ*) ausgewählt aus der Vielzahl von Steuerbefehlszuständen in dem Magnetzustands-Referenzmittel 81; der Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φm0 wird auf die gleiche Weise wie oben beschrieben erhalten; der Korrekturwert ΔΦm, für den vorhergehenden Steuerbefehlzustand, der vorläufig durch das oben beschriebene Verfahren gespeichert wurde, wird erhalten; durch Korrigieren von Φm0 durch ΔΦm wird der korrigierte Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φmag erhalten.In the "magnetic state estimation mode", a pair of the control commands (Φ * and iδ *) are selected from the plurality of control command states in the magnetic state reference means 81 ; the permanent magnet magnetic flux estimate Φm0 is obtained in the same manner as described above; the correction value ΔΦm for the previous control command state preliminarily stored by the above-described method is obtained; by correcting Φm0 by ΔΦm, the corrected permanent magnet magnetic flux estimate Φmag is obtained.
Es wurde ein Beispiel bis hierhin beschrieben, in dem vorbestimmte Steuerbefehle (Φ* und iδ*) gegeben werden, um den Permanentmagnet-Magnetfluss Φm abzuschätzen; wenn der Permanentmagnet-Magnetfluss Φm abgeschätzt wird, falls es nicht nötig ist, dass der Synchronmotor 1 ein Drehmoment erzeugt, kann es erlaubt werden, dass durch Steuern des δ-Achsen-Stroms auf ”0”, das heißt durch Geben von ”0” als den δ-Achsen-Strombefehl iδ*, der Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzbetrieb implementiert wird in dem unbelasteten Zustand. An example so far has been described in which predetermined control commands (Φ * and iδ *) are given to estimate the permanent magnet magnetic flux Φm; if the permanent magnet magnetic flux Φm is estimated, if it is not necessary for the synchronous motor 1 generates a torque, it may be allowed to be implemented by controlling the δ-axis current to "0", that is, by giving "0" as the δ-axis current command iδ *, the permanent magnet magnetic flux estimating operation the unloaded condition.
Wie oben beschrieben, ist das Drehmoment des Synchronmotors 1 proportional zu dem Produkt des mit dem Anker verbundenen Magnetflusses Φ und dem δ-Achsenstrom iδ; wenn der δ-Achsenstrom iδ Null ist, wird das Drehmoment Null unabhängig von dem Magnetflussbefehl Φ.As described above, the torque of the synchronous motor 1 proportional to the product of the magnetic flux Φ connected to the armature and the δ-axis current iδ; When the δ-axis current iδ is zero, the torque becomes zero regardless of the magnetic flux command φ.
Wenn erreicht wird, dass nur der γ-Achsenstrom iγ fließt, so dass der δ-Achsenstrom iδ Null wird, liegen alle Vektoren des Permanentmagnet-Magnetfluss Φm, der durch den γ-Achsenstrom iγ produzierte Anker-Reaktions-Magnetfluss Φa und der gesamte mit dem Anker verbundene Magnetfluss Φ auf einer einzigen und der gleichen Achse, und die γ-Achse wird gleich der d-Achse, und die δ-Achse wird gleich der q-Achse. Das heißt, die Gleichung ”Φa = Lγ·iγ = Ld·id” wird aufgebaut; somit wird ein Vorteil gezeigt, dass, sogar wenn ein Fehler in der q-Achsen-Induktanz Lq existiert, dieser Fehler keinen Effekt hat.When it is achieved that only the γ-axis current iγ flows so that the δ-axis current iδ becomes zero, all the vectors of the permanent magnet magnetic flux Φm, the armature reaction magnetic flux Φa produced by the γ-axis current iγ and all of them are magnetic flux Φ connected to the armature on a single and the same axis, and the γ axis becomes equal to the d axis, and the δ axis becomes equal to the q axis. That is, the equation "φa = Lγ · iγ = Ld · id" is constructed; thus, an advantage is shown that even if there is an error in the q-axis inductance Lq, this error has no effect.
In der Niedriggeschwindigkeitszone, in der es nicht nötig ist, einen Schwächungs-Magnetfluss-Stromfluss in der Ankerwindung fließen zu lassen, wird zum Beispiel, als der Magnetflussbefehl Φ*, der Wert des Permanentmagnet-Magnetflusses zu einer Zeit eingestellt, wenn aufgrund einer Wärmeerzeugung eine Demagnetisierung erzeugt wird (z. B. bei 100°C) und eine Abbildung (Gleichung), die den Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm anzeigt, zu einer Zeit des Magnetflussbefehls Φ* (iδ* = 0) vorläufig bereitgestellt wird, so dass bei einer Temperatur um 100°C der Magnetflussbefehl Φ* und der Permanentmagnet-Magnetfluss Φm fast miteinander übereinstimmen und somit der Anker-Reaktions-Magnetfluss Φa kaum erzeugt wird; deshalb fließt der γ-Achsenstrom iγ kaum und somit kann der Effekt des vorhergehenden Induktanzfehlers reduziert werden.For example, in the low-speed zone where it is not necessary to flow an attenuation magnetic flux current flow in the armature winding, as the magnetic flux command Φ *, the value of the permanent magnet magnetic flux is set at a time when heat generation occurs due to heat generation Demagnetization is generated (eg, at 100 ° C) and a map (equation) indicating the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm at a time of the magnetic flux command Φ * (iδ * = 0) is preliminarily provided, so that at a temperature around 100 ° C, the magnetic flux command Φ * and the permanent magnet magnetic flux Φm almost coincide with each other, and thus the armature reaction magnetic flux Φa is hardly generated; therefore, the γ-axis current iγ hardly flows, and thus the effect of the previous inductance error can be reduced.
In der Hochgeschwindigkeitszone, in der es nötig ist, den Schwächungs-Magnetfluss-Stromfluss in der Ankerwindung fließen zu lassen, wird zum Beispiel als der Magnetflussbefehl Φ* ein Wert eingestellt, der klein genug für den Permanentmagnet-Magnetfluss Φm ist, so dass die in dem Anker des Synchronmotors 1 erzeugte (unbelastete) Induktionsspannung gleich oder kleiner als die ausgebbare Spannung des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 ist und eine Abbildung (Gleichung), die den Zusammenhang zwischen dem γ-Achsenstrom iγ und dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φm anzeigt zu einer Zeit des Magnetflussbefehls Φ* (iδ* = 0) wird vorläufig bereitgestellt, so dass, sogar wenn ein Schwächungs-Magnetflussstrom, der dazu führt, dass der vorhergehende Induktanzfehler einen Effekt bereitstellt, in dem Anker fließt, die Kombination des ”Magnetzustands-Korrekturwert-Berechnungsmodus” und des ”Magnetzustand-Schätzmodus” den Effekt des Induktanzfehlers reduzieren kann.For example, in the high speed zone where it is necessary to flow the attenuation magnetic flux current flow in the armature winding, as the magnetic flux command Φ *, a value small enough for the permanent magnet magnetic flux Φm is set so that the in the armature of the synchronous motor 1 generated (unloaded) induction voltage equal to or less than the output voltage of the electric power conversion means 2 and a map (equation) indicating the relationship between the γ-axis current iγ and the permanent magnet magnetic flux Φm at a time of the magnetic flux command Φ * (iδ * = 0) is preliminarily provided, so that even if a weakening magnetic flux current which causes the previous inductance error to provide an effect in which armature flows, the combination of the "magnetic state correction value calculation mode" and the "magnetic state estimation mode" can reduce the effect of the inductance error.
In der Konfiguration in 1 ist die Ausgabe des Magnetzustands-Schätzmittels 7 der (korrigierte) Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φmag; die Permanentmagnet-Temperatur und die Permanentmagnet-Magnetflüsse sind jedoch miteinander korreliert; somit ermöglicht es eine Erfassung der Korrelation zwischen diesen, einen Permanentmagnettemperatur-Auswertungswert Tmag als die Ausgabe des Magnetzustands-Ausgabemittels 7 zu benutzen. 11 ist ein System-Konfigurationsdiagramm, das zusammen mit einem Synchronmotor 1 eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, die sich von der Synchronmotor-Steuervorrichtung in 1 unterscheidet; die Ausgabe des Magnetzustands-Ausgabemittels 7 (7a in 11) hat sich von dem Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φmag zu dem Permanentmagnet-Temperatur-Schätzwert Tmag geändert. In dem Fall eines Permanentmagneten, in dem 1% einer Demagnetisierung verursacht wird, wenn die Temperatur um 10°C steigt, ist zum Beispiel der Zusammenhang zwischen der Permanentmagnettemperatur (Schätzwert) Tmag und dem Permanentmagnet-Magnetfluss (Schätzwert) Φmag durch die nachstehende Gleichung (10) gegeben, wobei Tb und ΦmTb eine Referenztemperatur bzw. den (Referenz) Permanentmagnet-Magnetfluss zu einer Zeit, wenn die Temperatur Tb ist, bezeichnet. Φmag = ΦmTb·{1 – (Tmag – Tb)·0.001} (10) In the configuration in 1 is the output of the magnetic state estimator 7 the (corrected) permanent magnet magnetic flux estimate Φmag; however, the permanent magnet temperature and the permanent magnet magnetic fluxes are correlated with each other; thus, detection of the correlation between them enables a permanent magnet temperature evaluation value Tmag as the output of the magnetic state output means 7 to use. 11 is a system configuration diagram that works together with a synchronous motor 1 shows a synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention, which is different from the synchronous motor control device in 1 different; the output of the magnetic state output means 7 ( 7a in 11 ) has changed from the permanent magnet magnetic flux estimate Φmag to the permanent magnet temperature estimate Tmag. For example, in the case of a permanent magnet in which 1% of demagnetization is caused when the temperature rises by 10 ° C., the relationship between the permanent magnet temperature (estimated value) Tmag and the permanent magnet magnetic flux (estimated value) φmag is represented by the following equation ( 10), wherein Tb and φmTb denote a reference temperature and the (reference) permanent magnet magnetic flux at a time when the temperature is Tb. Φmag = ΦmTb · {1 - (Tmag - Tb) · 0.001} (10)
Durch Verwenden des Zusammenhangs in Gleichung (10) wird es möglich, den Permanentmagnettemperatur-Schätzwert Tmag als die Ausgabe des Magnetzustands-Ausgabemittels 7 zu verwenden. Obwohl nicht dargestellt, muss weiterhin nicht gesagt werden, dass, wenn in dem Magnetzustands-Ausgabemittel in 4 die Ausgabe der Magnetzustands-Schätzvorrichtung 8 geändert wird von dem (unkorrigierten) Permanentmagnet-Magnetfluss-Schätzwert Φm0 zu dem (unkorrigierten) Permanentmagnet-Temperaturschätzwert Tm0, kann der von dem Magnetzustands-Korrekturmittel 9 zu enthaltende Korrekturbetrag geändert werden von dem Magnetfluss-Korrekturbetrag ΔΦm zu dem Temperatur-Korrekturbetrag ΔTm. Obwohl nicht speziell dargestellt, anstelle des Positions-Erfassungsmittels 12 in 11, kann das Positions-Erfassungsmittel 12a in 3 wie in dem Fall mit 1 verwendet werden.By using the relationship in equation (10), it becomes possible to calculate the permanent magnet temperature estimated value Tmag as the output of the magnetic state output means 7 to use. Although not shown, it still need not be said that when in the magnetic state output means in FIG 4 the issue of the magnetic state estimator 8th is changed from the (uncorrected) Permanent magnet magnetic flux estimate Φm0 to the (uncorrected) permanent magnet temperature estimated value Tm0, that of the magnetic state correction means 9 The correction amount to be included is changed from the magnetic flux correction amount ΔΦm to the temperature correction amount ΔTm. Although not specifically shown, instead of the position detecting means 12 in 11 , the position detecting means 12a in 3 as in the case with 1 be used.
Wie oben beschrieben, ermöglicht es die Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, einen Schätzfehler des Magnetflusses oder der Temperatur des Permanentmagneten zu korrigieren, der verursacht wird durch die individuellen Unterschiede oder den Induktanzfehler des Synchronmotors 1; deshalb wurde ein Vorteil gezeigt, dass die Schätzgenauigkeit für den Magnetfluss oder die Temperatur des Permanentmagneten erhöht werden kann. Weiterhin können der mit dem Anker verbundene Magnetfluss und der δ-Achsenstrom, die direkt mit dem von dem Synchronmotor 1 erzeugten Drehmoment verbunden sind, direkt gesteuert werden; deshalb wurde ein Vorteil dargestellt, dass, sogar wenn eine Demagnetisierung des Permanentmagneten auftritt, während der Magnetfluss oder die Temperatur des Permanentmagneten abgeschätzt wird, das Drehmoment auf ein gewünschtes Drehmoment gesteuert werden kann.As described above, the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention makes it possible to correct an estimation error of the magnetic flux or the temperature of the permanent magnet caused by the individual difference or the inductance error of the synchronous motor 1 ; Therefore, an advantage has been shown that the estimation accuracy for the magnetic flux or the temperature of the permanent magnet can be increased. Furthermore, the magnetic flux associated with the armature and the δ-axis current directly related to that of the synchronous motor 1 generated torque are directly controlled; therefore, there has been demonstrated an advantage that even if demagnetization of the permanent magnet occurs while the magnetic flux or temperature of the permanent magnet is estimated, the torque can be controlled to a desired torque.
Weiterhin wird der Permanentmagnet-Magnetfluss(Temperatur)basierend auf dem γ-Achsenstrom, ausgegeben für jeden einer Vielzahl von Steuerbefehlen, die bestehen aus Paaren des Magnetflussbefehls und des δ-Achsen-Strombefehls, und dann wird der Magnetzustands-Korrekturwert berechnet für jedes der Vielzahl von Paaren des Magnetflussbefehls und des δ-Achsen-Strombefehls, so dass der Flexibilitätsgrad beim Geben des Paars des Magnetflussbefehls und des δ-Achsen-Strombefehls erhöht wird, das heißt der Flexibilitätsgrad des Ausgangsdrehmoments zu einer Zeit, wenn der Abschätzbetrieb implementiert wird, wird erhöht.Further, the permanent magnet magnetic flux (temperature) is output based on the γ-axis current output for each of a plurality of control commands consisting of pairs of the magnetic flux command and the δ-axis current command, and then the magnetic state correction value is calculated for each of the plurality of pairs of the magnetic flux command and the δ-axis current command, so that the degree of flexibility in giving the pair of the magnetic flux command and the δ-axis current command is increased, that is, the degree of flexibility of the output torque at a time when the estimation operation is implemented is increased ,
Ausführungsform 2Embodiment 2
Als Nächstes wird eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert. 12 ist eine Systemkonfigurationsabbildung, die eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor 1 zeigt. Wie in 12 gezeigt, wird in der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ein Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10, das ein Höherer-Hierarchiebefehls-Erzeugungssystem zum erzeugen von Steuerbefehlen (Φ*, iδ*) basierend auf dem Drehmomentsbefehl τ* ist, zu der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung hinzugefügt. Obwohl nicht speziell dargestellt, kann anstelle des Positions-Erfassungsmittels 12 in 12 das Positions-Erfassungsmittel 12a in 3 verwendet werden, wie in dem Fall der 1; wie in dem Fall der 11, kann zusätzlich erlaubt werden, dass die vorhergehende Korrelation zwischen der Permanentmagnettemperatur und dem Permanentmagnet-Magnetfluss verwendet wird und der Permanentmagnet-Temperaturschätzwert Tmag als die Ausgabe des Magnetzustands-Ausgabemittels 7 verwendet wird.Next, a synchronous motor control device according to Embodiment 2 of the present invention will be explained. 12 FIG. 13 is a system configuration diagram showing a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention together with a synchronous motor 1 shows. As in 12 is shown in the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, a control command calculating means 10 which is a higher hierarchy command generation system for generating control commands (Φ *, iδ *) based on the torque command τ *, is added to the synchronous motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. Although not specifically illustrated, instead of the position detection means 12 in 12 the position detecting means 12a in 3 used as in the case of 1 ; as in the case of 11 In addition, it may be allowed to use the previous correlation between the permanent magnet temperature and the permanent magnet magnetic flux and the permanent magnet temperature estimated value Tmag as the output of the magnetic state output means 7 is used.
13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Steuerbefehl-Berechnungsmittels 10 in 12 zeigt. 13 Fig. 16 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the control command calculating means 10 in 12 shows.
In 13 ist das Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10 ausgestattet mit einer δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101 und einer Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102; um das Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10 weiter zu optimieren, wird eine δ-Achsen-Strombefehl-Begrenzungsvorrichtung 103 hinzugefügt, die den γ-Achsen-Strombefehl iγ* (angezeigt durch einen gestrichelten Linienpfeil in 13) verwendet, der berechnet wird durch die Magnetfluss-Steuervorrichtung 5, um den δ-Achsen-Strombefehl iδ* zu begrenzen. Basierend auf dem Drehmomentbefehl τ* erzeugt die Steuerbefehl-Erzeugungsvorrichtung 10 den Magnetflussbefehl Φ* und den δ-Achsen-Strombefehl iδ*. Im Fall des Synchronmotors 1 mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten ist es bekannt, dass zahllose Paare des Magnetflussbefehls Φ* und des δ-Achsenstroms iδ* existieren, die das gleiche Drehmoment erzeugen; als Reaktion auf dem Drehmomentsbefehl τ* gibt die Steuerbefehl-Erzeugungsvorrichtung 10 den geeigneten Magnetflussbefehl Φ* und δ-Achsen-Strombefehl iδ* aus, die mit einem gewünschten Zustand (z. B. der maximalen Effizienz, dem maximalen Drehmoment oder dergleichen) übereinstimmen. Basierend auf dem Drehmomentbefehl τ* und dem Magnetflussbefehl Φ*, die von der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 ausgegeben werden, berechnet die δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101 den δ-Achsen-Strombefehl Iδ* durch die nachstehende Gleichung (11). iδ* = τ* / Pm·Φ* (11) wobei Pm die Anzahl von Polpaaren in dem Synchronmotor 1 ist. Die Magnetfluss-Steuervorrichtung 5 in 12 führt die Steuerung auf solch eine Weise durch, dass die Magnetflussdifferenz ΔΦ Null wird; in der auf Gleichung (11) basierenden Berechnung kann deshalb der Betrag |Φ| des mit dem Anker verbundenen Magnetflusses Φ, die von der mit dem Magnetfluss verbundenen Magnetfluss-Schätzvorrichtung 4 abgeschätzt wird, verwendet werden anstelle des Magnetflussbefehls Φ*. Falls die δ-Achsen-Strombefehl-Begrenzungsvorrichtung 103 hinzugefügt wird, wird der δ-Achsen-Strombefehl iδ* begrenzt basierend auf einem Strombegrenzungswert imax und dem γ-Achsen-Strombefehl iγ* auf solch eine Weise, dass der elektrische Synthetikstrom (Befehl) des δ-Achsen-Strombefehls iδ* und des γ-Achsen-Strombefehls jγ* begrenzt wird, um gleich oder kleiner als der Strombegrenzungswert imax zu sein, der bestimmt wird basierend auf der Spezifikation des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2. Der obere Grenzwert iδ*max des δ-Achsen-Strombefehls iδ* wird aus der nachstehenden Gleichung (12) erhalten; während iδ*max sequentiell erhalten wird, wird der δ-Achsen-Strombefehl iδ* auf solch eine Weise begrenzt, dass der Absolutwert |iδ*| des δ-Achsen-Strombefehls iδ* gleich oder kleiner als iδ*max wird. In 13 is the control command calculation means 10 equipped with a δ-axis current command generating device 101 and a magnetic flux command generating device 102 ; to the control command calculating means 10 to further optimize, becomes a δ-axis current command limiting device 103 added the y-axis current command iγ * (indicated by a dashed line arrow in FIG 13 ) calculated by the magnetic flux control device 5 to limit the δ-axis current command iδ *. Based on the torque command τ *, the control command generating device generates 10 the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current command iδ *. In the case of the synchronous motor 1 with a magnetic field permanent magnet, it is known that countless pairs of the magnetic flux command Φ * and the δ-axis current iδ * exist which generate the same torque; in response to the torque command τ *, the control command generating means 10 the appropriate magnetic flux command Φ * and δ-axis current command iδ *, which coincide with a desired state (eg, maximum efficiency, maximum torque or the like). Based on the torque command τ * and the magnetic flux command Φ * generated by the magnetic flux command generating device 102 are outputted, the δ-axis current command generating device calculates 101 the δ-axis current command Iδ * by the following equation (11). iδ * = τ * / Pm * Φ * (11) where Pm is the number of pole pairs in the synchronous motor 1 is. The magnetic flux control device 5 in 12 performs the control in such a manner that the magnetic flux difference ΔΦ becomes zero; in the calculation based on equation (11), therefore, the amount | Φ | the magnetic flux Φ connected to the armature, which is the magnetic flux estimation device connected to the magnetic flux 4 is estimated to be used instead of the magnetic flux command Φ *. If the δ-axis current command limiting device 103 is added, the δ-axis current command iδ * is limited based on a current limit value imax and the γ-axis current command iγ * in such a manner that the synthetic electric current (command) of the δ-axis current command iδ * and the γ -Axis current command jγ * is limited to be equal to or smaller than the current limit value imax, which is determined based on the specification of the electric power conversion means 2 , The upper limit value iδ * max of the δ-axis current command iδ * is obtained from the following equation (12); while iδ * max is sequentially obtained, the δ-axis current command iδ * is limited in such a manner that the absolute value | iδ * | of the δ-axis current command iδ * becomes equal to or smaller than iδ * max.
Als Reaktion auf den eingegebenen δ-Achsen-Strombefehl iδ*, gibt die Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 einen geeigneten Magnetflussbefehl Φ* aus, zum Beispiel den Magnetflussbefehl Φ*, mit dem das maximale Drehmoment ausgegeben wird, in dem Zustand, dass der Ankerstrom (Effektivwert) des Synchronmotors konstant ist. In diesem Zustand wird der Synchronmotor 1 angetrieben, der Kupferverlust, der in der Leitungsverdrahtung zwischen der Ankerwicklung des Synchronmotors 1 und dem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2 verursacht wird, wird kleiner, und der Leitungsverlust, der verursacht wird in dem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2 wird auch kleiner; deshalb werden die Wandlungseffizienz des Synchronmotors 1 und des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 erhöht.In response to the input δ-axis current command iδ *, the magnetic flux command generating device outputs 102 an appropriate magnetic flux command Φ *, for example, the magnetic flux command Φ *, at which the maximum torque is output, in the state that the armature current (RMS value) of the synchronous motor is constant. In this state, the synchronous motor 1 driven, the copper loss in the line wiring between the armature winding of the synchronous motor 1 and the electric power conversion means 2 is caused to be smaller, and the conduction loss caused in the electric power conversion means 2 gets smaller too; Therefore, the conversion efficiency of the synchronous motor 1 and the electric power conversion means 2 elevated.
14 ist eine konzeptuelle Abbildung, die ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen dem δ-Achsen-Strombefehl iδ* und dem Magnetflussbefehl Φ* darstellt, die die vorhergehende Bedingung erfüllen, mit der das Maximaldrehmoment ausgegeben wird; der Zusammenhang wird vorläufig gespeichert, als eine Gleichung oder Tabellendaten, in der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102, und dann wird ein geeigneter Magnetflussbefehl Φ* ausgegeben als Reaktion auf den eingegebenen δ-Achsen-Strombefehl iδ*. Obwohl nicht dargestellt, gibt es als einem anderen geeigneten Namen +Magnetflussbefehl Φ* einen Magnetflussbefehl Φ*, für den zusätzlich zu dem δ-Achsen-Strombefehl iδ* die Rotationsgeschwindigkeit ω des Synchronmotors 1 Bezug genommen wird und mit dem der Eisenverlust, enthaltend den Wirbelstromverlust und den Hystereseverlust in dem Synchronmotor, die von der Geschwindigkeit abhängen, für den δ-Achsen-Strombefehl iδ* reduziert werden können. Wenn der Synchronmotor 1 unter diesen Bedingungen angetrieben wird, wird der in dem Synchronmotor 1 verursachte Eisenverlust reduziert, der relevant werden kann, wenn deren Rotationsgeschwindigkeit hoch ist; somit wird die Wandlungseffizienz des Synchronmotors 1 hauptsächlich in der Zone mit hoher Rotationsgeschwindigkeit erhöht. 14 Fig. 12 is a conceptual diagram illustrating an example of the relationship between the δ-axis current command iδ * and the magnetic flux command φ * satisfying the previous condition in which the maximum torque is output; the relationship is preliminarily stored as an equation or table data in the magnetic flux command generating device 102 and then a suitable magnetic flux command Φ * is outputted in response to the input δ-axis current command iδ *. Although not shown, as another suitable name + magnetic flux command Φ *, there is a magnetic flux command Φ * for which, in addition to the δ-axis current command iδ *, the rotational speed ω of the synchronous motor 1 And with which the iron loss, including the eddy current loss and the hysteresis loss in the synchronous motor, which depend on the speed, can be reduced for the δ-axis current command iδ *. When the synchronous motor 1 is driven in these conditions, which is in the synchronous motor 1 reduces iron loss that may become relevant if its rotational speed is high; thus, the conversion efficiency of the synchronous motor becomes 1 increased mainly in the high rotational speed zone.
Falls in dem in 13 gezeigten Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10 die δ-Achsen-Strombefehl-Begrenzungsvorrichtung 103 hinzugefügt wird und der δ-Achsen-Strombefehl iδ* durch die Gleichung (12) begrenzt wird, wird die Berechnung, die von der δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101 zu der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 durchgeführt wird, zirkulär. Das heißt, es wird eine Schleife aufgebaut ”der Drehmomentbefehl τ* → (die δ-Achsen-Strombefehls-Erzeugungsvorrichtung 101, die δ-Achsen-Strombefehl-Begrenzungsvorrichtung 103) → der δ-Achsen-Strombefehl iδ* → (der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102) → der Magnetflussbefehl Φ* → (die δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101) → der δ-Achsen-Strombefehl iδ*” ...; um den δ-Achsenstrom iδ* und den Magnetflussbefehl Φ* für den eingegebenen Drehmomentsbefehl τ* zu bestimmen, ist es somit nötig, die Berechnung, die von der δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101 zu der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 durchgeführt wird, erneut auszuführen und zu konvergieren; deshalb wird es schwierig, die Berechnungsverarbeitung durchzuführen. Wenn dementsprechend die vorhergehende Verarbeitung in einer tatsächlichen Vorrichtung durch einen Mikrocomputer mit einem vorbestimmten Berechnungszyklus durchgeführt wird, kann es nötig sein, Maßnahmen zu ergreifen wie zum Beispiel eine Erhöhung der Stabilität der Berechnungsverarbeitung zum Beispiel auf solch eine Weise, dass als der Magnetflussbefehl Φ*, der von der δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101 zu verwenden ist, die unmittelbar vorhergehende (ein Berechnungszyklus vorher) Berechnungsergebnis verwendet wird, und der gegenwärtige Magnetflussbefehl Φ* berechnet wird basierend auf dem unter Verwendung des Befehlswerts berechneten δ-Achsen-Strombefehls iδ, oder auf solch eine Weise, dass die Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 den Wert des Magnetflussbefehls Φ* durch einen geeigneten Filter ausgibt.If in the in 13 shown control command calculation means 10 the δ-axis current command limiting device 103 is added and the δ-axis current command iδ * is limited by the equation (12), the calculation performed by the δ-axis current command generating device 101 to the magnetic flux command generating device 102 is performed, circular. That is, a loop is constructed "of the torque command τ * → (the δ-axis current command generating device 101 , the δ-axis current command limiting device 103 ) → the δ-axis current command iδ * → (the magnetic flux command generating device 102 ) → the magnetic flux command Φ * → (the δ-axis current command generating device 101 ) → the δ-axis current command iδ * "...; Thus, in order to determine the δ-axis current iδ * and the magnetic flux command Φ * for the inputted torque command τ *, it is necessary to perform the calculation performed by the δ-axis current command generating device 101 to the magnetic flux command generating device 102 is performed, re-execute and converge; therefore, it becomes difficult to perform the calculation processing. Accordingly, if the preceding processing in an actual apparatus is performed by a microcomputer having a predetermined calculation cycle, it may be necessary to take measures such as increasing the stability of the calculation processing, for example, in such a manner that as the magnetic flux command Φ *, that of the δ-axis current command generating device 101 is to be used based on the δ-axis current command iδ calculated using the command value, or in such a manner that the magnetic flux command generating device 102 outputs the value of the magnetic flux command Φ * through a suitable filter.
Anstelle des in 13 gezeigten Steuerbefehl-Berechnungsmittels 10 kann in 12 ein Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10a, das später beschrieben wird, verwendet werden. 15 ist eine Konfigurations-Abbildung, die ein anderes Konfigurationsbeispiel des Steuerbefehls-Berechnungsmittels in 13 zeigt. In 15 erzeugt das Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10a den Magnetflussbefehl Φ* basierend nicht auf dem δ-Achsen-Strombefehl iδ, sondern auf dem Drehmomentbefehl τ*. Eine Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102a in 15 gibt einen geeigneten Magnetflussbefehl Φ* als Reaktion auf den angegebenen Drehmomentsbefehl τ* aus. Durch Umwandeln der Abszisse der Abbildung in 14 in den Drehmomentsbefehl τ* durch Verwenden des Zusammenhangs in der nachstehenden Gleichung (13), kann der Magnetflussbefehl Φ* für den eingegebenen Drehmomentsbefehl τ* erhalten werden. τ* = Pm ·Φ*·iδ* (13) Instead of in 13 shown control command calculation means 10 can in 12 a control command calculation means 10a which will be described later. 15 FIG. 16 is a configuration diagram showing another configuration example of the control command calculating means in FIG 13 shows. In 15 generates the control command calculating means 10a the magnetic flux command Φ * based not on the δ-axis current command iδ but on the torque command τ *. A magnetic flux command generating device 102 in 15 outputs a suitable magnetic flux command Φ * in response to the specified torque command τ *. By converting the abscissa of the figure into 14 in the torque command τ * by using the relationship in the following equation (13), the magnetic flux command Φ * can be obtained for the input torque command τ *. τ * = Pm * Φ * * iδ * (13)
16 ist eine konzeptuelle Abbildung zum Erläutern des Zusammenhangs zwischen dem Drehmomentbefehl τ* und dem Magnetflussbefehl Φ*, abgeleitet aus der Gleichung (13), basierend auf dem in 14 dargestellten Zusammenhang; die Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 speichert den Zusammenhang vorläufig als eine Gleichung oder Tabellendaten und gibt dann einen geeigneten Magnetflussbefehl Φ* in Übereinstimmung mit dem eingegebenen Drehmomentbefehl τ* aus. Die Betriebe der δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101 und der δ-Achsen-Strombefehl-Begrenzungsvorrichtung 103 in dem Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10a sind die gleichen wie diejenigen in dem Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10. Um die Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10 und 10 zu optimieren, ist es weiterhin nur nötig, den Magnetflussbefehl Φ* zu erzeugen, für den der Spannungsbegrenzungswert betrachtet wird, der von der Spezifikation des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 begrenzt wird. 16 FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the torque command τ * and the magnetic flux command Φ * derived from the equation (13) based on the in 14 illustrated context; the magnetic flux command generating device 102 temporarily stores the relationship as an equation or table data, and then outputs an appropriate magnetic flux command Φ * in accordance with the inputted torque command τ *. The operations of the δ-axis current command generating device 101 and the δ-axis current command limiting device 103 in the control command calculating means 10a are the same as those in the control command calculating means 10 , To the control command calculation means 10 and 10 Furthermore, it is only necessary to optimize the magnetic flux command Φ *, for which the voltage limiting value is considered, which is the specification of the electric power conversion means 2 is limited.
In dem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2 existiert ein möglicher Ausgabespannungs-Maximalwert Vmax (umgewandelt in einen Effektivwert), der abhängt von der Spezifikation des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 und der Ausgabespannung Vpn der Leistungsquelle 13; es ist wünschenswert, dass der Magnetflussbefehl Φ* auf solch eine Weise begrenzt wird, dass die in dem Anker des Synchronmotors 1 erzeugte Induktionsspannung unterdrückt wird auf den gleichen oder kleiner als Vmax. Die Induktionsspannung wird bestimmt durch das Multiplikationsprodukt der Rotationsgeschwindigkeit ω des Synchronmotors 1 und des mit dem Anker verbundenen Magnetflusses Φ, wenn der Spannungsabfall über den Widerstand R des Synchronmotors 1 vernachlässigt wird; somit ist es geeigneter, dass basierend auf dem ausgebbaren Maximalspannungswert Vmax des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2 der Magnetfluss-Maximalwert Φmax entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit ω des Synchronmotors 1 sequentiell berechnet wird durch die nachstehende Gleichung (14) und der Wert, der erhalten wird, durch Begrenzen der Ausgabe der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 (102a) durch Φmax, als Magnetflussbefehl Φ* angenommen wird. wobei ΔV eine vorbestimmte Spanne ist.In the electric power conversion means 2 There exists a possible output voltage maximum value Vmax (converted to an effective value), which depends on the specification of the electric power conversion means 2 and the output voltage Vpn of the power source 13 ; it is desirable that the magnetic flux command Φ * be limited in such a manner that that in the armature of the synchronous motor 1 Induction voltage generated is suppressed to the same or smaller than Vmax. The induction voltage is determined by the multiplication product of the rotational speed ω of the synchronous motor 1 and the armature-connected magnetic flux Φ when the voltage drop across the resistor R of the synchronous motor 1 is neglected; thus, it is more suitable that based on the outputable maximum voltage value Vmax of the electric power conversion means 2 the maximum magnetic flux value Φmax corresponding to the rotational speed ω of the synchronous motor 1 is sequentially calculated by the following equation (14) and the value obtained by limiting the output of the magnetic flux command generating device 102 ( 102 ) is assumed by Φmax, as the magnetic flux command Φ *. where ΔV is a predetermined margin.
Wie oben beschrieben, zeigt die Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung einen Vorteil darin, dass das Drehmoment genau gesteuert werden kann durch Durchführen der Steuerung basierend auf dem Drehmomentbefehl. Weiterhin wurde ein Vorteil gezeigt, dass der Ankerstrom des Synchronmotors 1, der begrenzt wird durch die Leistungsfähigkeit des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2, begrenzt werden kann auf gleich oder kleiner als der Begrenzungswert.As described above, the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention has an advantage in that the torque can be accurately controlled by performing the control based on the torque command. Furthermore, an advantage has been shown that the armature current of the synchronous motor 1 which is limited by the performance of the electric power conversion means 2 , can be limited to equal to or less than the limit value.
Ausführungsform 3Embodiment 3
Als Nächstes wird eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert. 17 ist ein System-Konfigurationsdiagramm, das eine Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Synchronmotor zeigt. Wie in 17 oder der nachfolgend genannten 18 gezeigt, ist die Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, Im Gegensatz zu der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2, auf solch eine Weise konfiguriert, dass ein Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10b den Drehmomentbefehl τ* für den Synchronmotor 1 begrenzt in Übereinstimmung mit dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φmag oder der Temperatur Tmag und die Steuerbefehle (Φ*, iδ*) erzeugt, basierend auf dem begrenzten Drehmomentbefehl τ0*. Obwohl nicht speziell dargestellt, kann das Positions-Erfassungsmittel 12a in 3 anstelle des Positions-Erfassungsmittels 12 in 17 verwendet werden, wie im Fall der 1; zusätzlich, wie im Fall der 11, kann es erlaubt werden, dass die vorhergehende Korrelation zwischen der Permanentmagnettemperatur und dem Permanentmagnet-Magnetfluss verwendet wird und der Permanentmagnet-Temperaturschätzwert Tmag verwendet wird als die Ausgabe des Magnetzustands-Ausgabemittels 7.Next, a synchronous motor control device according to Embodiment 3 of the present invention will be explained. 17 FIG. 10 is a system configuration diagram showing a synchronous motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention together with a synchronous motor. FIG. As in 17 or the following 18 In contrast to the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 2, the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention is configured in such a manner that a control command calculating means 10b the torque command τ * for the synchronous motor 1 limited in accordance with the permanent magnet magnetic flux Φmag or the temperature Tmag and the control commands (Φ *, iδ *) generated based on the limited torque command τ0 *. Although not specifically illustrated, the position detecting means 12a in 3 instead of the position detection means 12 in 17 be used, as in the case of 1 ; additionally, as in the case of 11 For example, the previous correlation between the permanent magnet temperature and the permanent magnet magnetic flux may be allowed to be used and the permanent magnet temperature estimated value Tmag may be used as the output of the magnetic state output means 7 ,
18 ist eine Konfigurations-Abbildung, die ein Beispiel einer Konfiguration des Steuerbefehl-Berechnungsmittels 10a in 17 darstellt. In dem Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10b in 18, zusätzlich zu der Konfiguration bestehend aus der δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101, der Magnetflussbefehls-Erzeugungsvorrichtung 102 und der δ-Achsen-Strombegrenzungsvorrichtung 103, wird eine Drehmomentbefehls-Begrenzungsvorrichtung 104 bereitgestellt, die den Drehmomentbefehl τ* begrenzt in Übereinstimmung mit dem Permanentmagnet-Magnetfluss Φmag oder der Temperatur Tmag, die von dem Magnetzustands-Ausgabemittel 7 auszugeben sind, und dem (begrenzten) Drehmomentbefehl T0* ausgibt. 18 zeigt eine Konfiguration, in der die Drehmomentbefehls-Begrenzungsvorrichtung 104 zu dem Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10 in 13 hinzugefügt wird; es muss jedoch nicht gesagt werden, dass die Drehmomentbefehls-Begrenzungsvorrichtung 104 zu dem in 15 gezeigten Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10a hinzugefügt werden kann. 18 FIG. 13 is a configuration diagram showing an example of a configuration of the control command calculating means. FIG 10a in 17 represents. In the control command calculating means 10b in 18 in addition to the configuration consisting of the δ-axis current command generating device 101 , the magnetic flux command generating device 102 and the δ-axis current limiting device 103 , becomes a torque command limiting device 104 which limits the torque command τ * in accordance with the permanent magnet magnetic flux Φmag or the temperature Tmag supplied from the magnetic state output means 7 and output to the (limited) torque command T0 *. 18 FIG. 12 shows a configuration in which the torque command limiting device 104 to the control command calculating means 10 in 13 will be added; however, it need not be said that the torque command limiting device 104 to the in 15 shown control command calculation means 10a can be added.
Falls wie oben beschrieben ein Synchronmotor mit einem Permanentmagneten als Magnetfeldmagnet gesteuert wird durch eine Synchronmotor-Steuervorrichtung mit dem elektrischen Leistungswandlungsmittel 2, wird ein Temperaturanstieg aufgrund einer Energiezuführung des Ankers des Synchronmotors oder dergleichen verursacht ein sogenanntes ”Demagnetisierungs”-Phänomen, in dem die Intensität der Magnetisierung des Magnetfeld-Permanentmagneten, das heißt der Magnetfluss, reduziert wird; wenn weiterhin die erlaubte Temperatur überstiegen wird, wird ein sogenanntes ”irreversibles Demagnetisierung”-Phänomen verursacht, in dem, sogar wenn die Temperatur auf die normale Temperatur fällt, der Magnetfluss nicht in den Zustand zu der Zeit zurückkehrt, bevor die Demagnetisierung verursacht wurde. Dementsprechend muss die Steuerung wenigstens auf solch eine Weise durchgeführt werden, dass die Temperatur des Permanentmagneten auf die gleiche oder eine niedrigere als die erlaubte Temperatur unterdrückt wird, bei der die irreversible Demagnetisierung auftritt. Wenn insbesondere das von dem Synchronmotor 1 erzeugte Drehmoment groß ist, ist es möglich, dass die Temperatur des Permanentmagneten sich erhöht.As described above, if a synchronous motor having a permanent magnet as the magnetic field magnet is controlled by a synchronous motor control device having the electric power conversion means 2 , a temperature rise due to an energization of the armature of the synchronous motor or the like is caused a so-called "demagnetization" phenomenon in which the intensity of the magnetization of the magnetic field permanent magnet, that is, the magnetic flux, is reduced; Further, if the allowable temperature is exceeded, a so-called "irreversible demagnetization" phenomenon is caused in that even if the temperature falls to the normal temperature, the magnetic flux does not return to the state at the time before the demagnetization is caused. Accordingly, the control must be performed at least in such a manner that the temperature of the permanent magnet is suppressed to the same or lower than the allowable temperature at which the irreversible demagnetization occurs. Especially if that of the synchronous motor 1 generated torque is large, it is possible that the temperature of the permanent magnet increases.
Wie oben beschrieben, entspricht der γ-Achsenstrom iγ dem Magnetisierungsstrom zum Betreiben des mit dem Anker verbundenen Magnetflusses Φ des Synchronmotors 1; wenn aufgrund eines Temperaturanstiegs eine Demagnetisierung (Verringerung des Magnetflusses entsprechend ΔΦmag) des Permanentmagneten auftritt, kompensiert ein Anstieg des γ-Achsenstroms iγ den Magnetfluss entsprechend der Demagnetisierung, wenn der Steuerbefehl konstant ist. Wenn sich der γ-Achsenstrom iγ erhöht, wird dementsprechend der Ankerstrom (Effektivwert) des Synchronmotors 1 auch erhöht; aufgrund der Wärme (wie zum Beispiel der Wärme, die in dem Widerstand der Ankerwicklung erzeugt wird), die in dem Synchronmotor 1 produziert wird, erhöht sich auch die Temperatur des gesamten Synchronmotors 1, der den Permanentmagneten enthält; somit wird eine Demagnetisierung des Permanentmagneten ermöglicht.As described above, the γ-axis current iγ corresponds to the magnetizing current for driving the armature-connected magnetic flux Φ of the synchronous motor 1 ; when demagnetization (reduction in magnetic flux corresponding to ΔΦmag) of the permanent magnet occurs due to a temperature rise, an increase in the γ-axis current iγ compensates the magnetic flux corresponding to the demagnetization when the control command is constant. Accordingly, when the γ-axis current iγ increases, the armature current (effective value) of the synchronous motor becomes 1 also increased; due to the heat (such as the heat generated in the resistance of the armature winding) present in the synchronous motor 1 is produced, the temperature of the entire synchronous motor increases 1 containing the permanent magnet; Thus, a demagnetization of the permanent magnet is made possible.
Falls die Temperatur des Synchronmotors 1 steigt, um die Temperatur davon abzuhalten, weiter zu steigen und den Ankerstrom des Synchronmotors 1 davon abzuhalten, den oberen Grenzwert zu übersteigen, wird dementsprechend der Temperaturanstieg des Permanentmagneten bestimmt basierend auf dem von dem Magnetzustands-Schätzmittel 7 ausgegebenen Permanentmagnet-Magnetfluss Φmag oder der Temperatur Tmag und der Drehmomentbefehl τ* wird in Übereinstimmung mit Φmag (oder Tmag) begrenzt, so dass die Größe (Absolutwerte) der Steuerbefehle (Φ*, iδ*) indirekt verringert werden und somit der Ankerstrom (Effektivwert) davon abgehalten wird, anzusteigen.If the temperature of the synchronous motor 1 rises to keep the temperature from rising further and the armature current of the synchronous motor 1 Accordingly, to prevent the upper limit from being exceeded, the temperature rise of the permanent magnet is determined based on that of the magnetic state estimating means 7 output permanent magnetic flux Φmag or the temperature Tmag and the torque command τ * is limited in accordance with Φmag (or Tmag), so that the magnitude (absolute values) of the control commands (Φ *, iδ *) are indirectly reduced and thus the armature current (RMS ) is prevented from increasing.
Die Drehmomentbefehls-Begrenzungsvorrichtung 104 begrenzt den Drehmomentbefehl τ* in Übereinstimmung mit dem vorhergehenden Φmag (oder Tmag) und gibt den (begrenzten) Drehmomentbefehl T0* aus. Die Korrelation zwischen dem vorhergehenden Φmage (oder Tmag) und der Drehmomentbefehl τ* wird eingestellt in Übereinstimmung mit der Antriebsbedingung, der Wärmekapazität des Synchronmotors 1 oder der Abkühlungsleistungsfähigkeit, und der Leistungsfähigkeit des elektrischen Leistungswandlungsmittels 2. Wenn zum Beispiel mit den vorbestimmten Steuerbefehlen (Φ*, iδ*) das vorhergehende Φmag gleich oder kleiner als ein gegebener Wert wird oder das vorhergehende Tmag einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird bestimmt, dass die Permanentmagnettemperatur sich einer Temperatur nähert, die zu einer irreversiblen Demagnetisierung führt, und dann wird der Drehmomentbefehl τ* begrenzt, um sich zu verringern; extrem ausgedrückt, wird zum Beispiel eine Verarbeitung zum Verringern des Drehmomentbefehls auf ”0” implementiert und der (begrenzte) Drehmomentbefehl T0* wird ausgegeben.The torque command limiting device 104 limits the torque command τ * in accordance with the previous Φmag (or Tmag) and outputs the (limited) torque command T0 *. The correlation between the previous Φmage (or Tmag) and the torque command τ * is set in accordance with the driving condition, the heat capacity of the synchronous motor 1 or the cooling performance, and the performance of the electric power conversion means 2 , For example, with the predetermined control commands (Φ *, iδ *), if the previous Φmag becomes equal to or less than a given value or the previous Tmag exceeds a predetermined value, it is determined that the permanent magnet temperature is approaching a temperature leading to irreversible demagnetization leads, and then the torque command τ * is limited to decrease; In extreme terms, for example, processing for decreasing the torque command is implemented to "0", and the (limited) torque command T0 * is output.
Mit Ausnahme der Hinzufügung der Drehmomentbefehls-Begrenzungsvorrichtung 104 ist das Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10b das gleiche wie das Steuerbefehl-Berechnungsmittel 10 (oder 10a) in der Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung; weil bei der Eingabe der δ-Achsen-Strombefehl-Erzeugungsvorrichtung 101a in 18, der Drehmomentbefehl τ* jedoch durch den (begrenzten) Drehmomentbefehl T0* ersetzt wird, wird die Berechnung durch die Gleichung (11) durch Verwenden von T0* anstelle von τ* durchgeführt.Except for the addition of the torque command limiting device 104 is the control command calculation means 10b the same as the control command calculating means 10 (or 10a ) in the synchronous motor control device according to Embodiment 2 of the present invention; because when inputting the δ-axis current command generating device 101 in 18 However, the torque command τ * is replaced by the (limited) torque command T0 *, the calculation by the equation (11) is performed by using T0 * instead of τ *.
Wie oben beschrieben, begrenzt die Synchronmotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung den Drehmomentbefehl, wenn die Temperatur des Permanentmagneten ansteigt, und begrenzt somit den Anstieg des Ankerstroms (Effektivwert), um die Temperatur davon abzuhalten, weiter zu steigen; somit wurde ein Vorteil dargestellt, dass eine irreversible Demagnetisierung verhindert werden kann.As described above, the synchronous motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention limits the torque command when the temperature of the permanent magnet increases, and thus restricts the increase of the armature current (rms value) to keep the temperature from rising further; Thus, an advantage was shown that irreversible demagnetization can be prevented.
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability
Die vorliegende Erfindung ist eine Synchronmotor-Steuervorrichtung, die einen Synchronmotor mit einem Magnetfeld-Permanentmagneten steuert, durch Verwenden eines elektrischen Leistungswandlungsmittels, wie zum Beispiel einen Inverter; die Synchronmotor-Steuervorrichtung kann die Temperatur oder den Magnetflusswert eines Permanentmagneten genau Abschätzen, ohne eine Temperatur-Erfassungsvorrichtung an den Permanentmagneten anzubringen.The present invention is a synchronous motor control device which controls a synchronous motor with a magnetic field permanent magnet by using an electric power conversion means such as an inverter; the synchronous motor control device can accurately estimate the temperature or the magnetic flux value of a permanent magnet without attaching a temperature detecting device to the permanent magnet.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Synchronmotorsynchronous motor
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22
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Elektrisches LeistungswandlungsmittelElectric power conversion
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33
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StromerfassungsmittelCurrent sensing means
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4, 4a4, 4a
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mit Ankerstrom verbundene Magnetfluss-Schätzvorrichtungmagnetic flux estimator connected to armature current
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55
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Magnetfluss-SteuervorrichtungMagnetic flux control device
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66
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StromsteuervorrichtungCurrent controller
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7, 7a7, 7a
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Magnetzustands-AusgabemittelMagnet state output means
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88th
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Magnetzustands-SchätzvorrichtungMagnetic state estimator
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99
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Magnetzustands-KorrekturmittelMagnet state correction means
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10, 10a, 10b10, 10a, 10b
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Steuerbefehl-BerechnungsmittelControl command calculating means
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11a, 11b11a, 11b
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Koordinaten-TransmatorCoordinate Transmator
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12, 12a12, 12a
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Positions-ErfassungsmittelPosition detection means
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1313
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Leistungsquellepower source
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21a bis 21c21a to 21c
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Addierer-SubtrahiererAdder-
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22a, 22b22a, 22b
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Schalterswitch
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23a, 23b23a, 23b
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PI-SteuerungPI control
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81a, 81b, 81c81a, 81b, 81c
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Magnetzustands-Referenzmittel 81 Magnet state reference means 81
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101, 101a101, 101a
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δ-Achsen-Strombefehls-Erzeugungsvorrichtungδ-axis current command generating means
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102, 102A102, 102A
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Magnetflussbefehls-ErzeugungsvorrichtungMagnetic flux command creation device
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103103
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δ-Achsen-Strombefehls-Begrenzungsvorrichtungδ-axis current command limiting device
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104104
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Drehmomentbefehls-BegrenzungsvorrichtungTorque command limiting device
